连续碳纤维增强PLA复合材料3D打印工艺参数优化及拉伸性能研究

摘要整理

本研究采用熔融沉积成型（FFF）工艺制备连续碳纤维增强PLA复合材料，系统研究了打印工艺参数（特别是线宽和层厚）对复合材料拉伸性能的影响。通过在PLA基体中引入连续碳纤维，旨在克服聚合物增材制造固有的性能限制，提升打印复合材料的力学性能。采用田口方法进行工艺参数优化，利用L9正交表设计实验方案，通过信噪比（S/N）分析确定最优参数组合。研究结果表明，线宽和层厚对打印复合材料的拉伸性能有显著影响，当线宽为1.0 mm、层厚为0.2 mm时，拉伸强度达到最高值291.3 MPa。方差分析（ANOVA）统计结果显示，线宽对整体力学性能的贡献率为58.65%，是最主要影响因素，其次为层厚（33.55%）。微观结构分析进一步证实，优化的打印参数能够改善纤维排列、增强层间粘结、减少孔隙缺陷。研究成果揭示了工艺参数优化在最大化FFF打印连续碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料力学性能中的关键作用，为实现高性能轻量化结构件提供了重要参考。

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