独立挤出型3D打印连续碳纤维增强PLA工艺参数研究

摘要整理

熔融沉积成型（FFF）技术因其简便易用而成为增材制造领域应用最广泛的技术。连续纤维增强热塑性复合材料（CFRTC）的引入有助于补偿FFF打印件的力学性能不足。本研究采用田口方法、全因子分析和拉伸试验，系统研究了连续碳纤维增强PLA打印件的最优工艺参数。研究表明，纤维打印层厚度和纤维打印速度是显著影响因素。排除纤维重叠影响后，获得最优工艺参数组合：纤维打印层厚度0.05 mm、纤维打印喷头速度250 mm/min、纤维打印喷头温度210 °C，此时试样最大拉伸应力达189.52 MPa。不同工艺参数打印的试样最大拉伸应力可相差一倍，相比纯PLA打印件提高703.5%，充分体现了工艺参数对打印件力学性能的显著影响。通过微观形貌观察和拉伸断口界面性能分析，揭示了不同层厚参数对界面结合力的影响规律。研究发现，打印层厚度越小，试样界面结合力越好，并确定了FFF独立挤出打印机的最小适用层厚。该研究为连续碳纤维增强热塑性复合材料的3D打印工艺优化提供了重要参考。

相关论文