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连续碳纤维增强复合材料3D打印工艺窗口的确定

Determining process-window for manufacturing of continuous carbon fiber-reinforced composite Using 3D-printing

Nastaran Mosleh, Amir Masoud Rezadoust, Soheil Dariushi · Iran Polymer and Petrochemical Institute
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期刊 / 来源Materials and Manufacturing Processes
卷/期/页36 / 4 / 409-418
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关键词:连续碳纤维增强复合材料熔融沉积成型热塑性复合材料工艺窗口3D打印力学性能工艺参数优化

摘要整理

采用基于熔融沉积成型(FDM)的方法制造了连续碳纤维增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)复合材料。3D打印前,碳纤维通过ABS-丙酮浴进行处理,制备溶液浸渍纤维(预浸料)。通过特殊单孔喷嘴同时输送碳纤维预浸料和ABS长丝,实现了连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTCs)的打印。通过改变喷嘴直径、层高和打印速度等工艺参数,制备了不同质量的复合材料试样。利用打印复合材料的视觉评估方法确定了CFRTC稳定或不稳定打印的工艺窗口。在获得的工艺窗口内观察到四个区域:纤维毛羽或撕裂失稳、纤维扭转失稳、低质量稳定打印和高质量稳定打印。确定了CFRTCs的最优打印条件,并在该条件下制备试样进行力学性能研究。对无纤维毛羽、撕裂或扭转的视觉优化3D打印复合材料的力学和形貌性能进行了表征。结果表明,与纯ABS 3D打印样品相比,3D打印ABS-碳纤维CFRTCs的拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度分别提高了313%、121%和54%。

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