连续纤维增强3D打印热塑性复合材料的工艺技术与力学性能

摘要整理

背景：基于熔融沉积成型（FDM）的增材制造技术因投资成本低、生产工艺简便等优势，受到工业界和科研机构的广泛关注。通过合理选择工艺参数，可获得力学性能接近传统工艺产品的制品。目标：实现聚乳酸（PLA）/连续芳纶纤维（Kevlar）热塑性复合材料的FDM 3D打印工艺，并测定其力学性能。方法：采用实验与理论相结合的方式，研究复合材料的极限拉伸强度和弹性模量，利用SHIMADZU AGS-X万能试验机进行样品测试，并通过反演问题求解建立预测模型。结果：对PLA+Kevlar纤维（直径0.3 mm）热塑性复合材料进行拉伸试验。当芳纶体积分数约12%时，增强复合材料的拉伸强度相比未增强材料提高2.38倍，弹性模量提高1.45倍。在置信区间0.68的条件下，极限拉伸强度的测定误差为3.5%，弹性模量的测定误差为4.5%。建立了增强度变化范围在15%以内的热塑性复合材料弹性模量预测的理论关系式。结论：验证了基于FDM的增材制造技术在制备高性能热塑性复合材料中的应用可行性。

相关论文