连续纤维增强复合材料机器人3D打印工艺参数的实验与统计分析

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3D打印技术已逐步应用于多个领域，但由于原材料性能和笛卡尔运动系统的限制，该方法难以获得结构件的预期性能，无法替代传统制造工艺生产的结构部件。为克服这些局限性，在汽车和航空航天等领域优先采用连续纤维增强聚合物复合材料，利用其低密度和高比强度的优势。当前自动化复合材料制造方法因需要额外模具和平面生产而几何形状受限。本研究选用玻纤增强紫外光固化聚合物基复合材料进行机器人3D打印工艺研究，并系统检验了多项工艺参数。通过扫描电子显微镜（SEM）观察3D打印试样截面，检验了纤维-树脂结合和层结构形成情况及纤维树脂固化状态。采用田口方法优化喷嘴直径、打印速度、纤维线密度和紫外光强度等关键参数，以拉伸强度、弯曲强度和Izod冲击值作为优化目标。研究结果表明，最优工艺参数为：喷嘴直径1.0 mm、纤维线密度600 tex、紫外光强度4级、打印速度600 mm/min。在此工艺参数下，可获得约125 MPa的拉伸强度和450 MPa的弯曲强度。本研究为复合材料研究人员、生产商、工具制造商和相关文献提供了支持和参考，促进了该3D打印工艺的应用和发展。

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