工艺与制造英文2020
3D打印中的载荷匹配型连续纤维增强
Lastgerechte Endlosfaser- verstärkungen im 3D-Druck/Load-compliant continuous fiber reinforcements in 3D-printing
Benjamin Wirth, Jörg Dittus, Florian Baumann, Sven Coutandin, Jürgen Fleischer
摘要整理
新型增材制造工艺能够实现连续纤维增强塑料（eFRP）的个性化制造，具有高机械刚度和强度。为了实现零件的载荷特异性设计，需要开发新方法在考虑工艺边界条件的前提下，实现增强纤维的载荷匹配型集成。卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）生产技术研究所（wbk）开发了一种创新方法，该方法根据局部应力状态，将增强纤维以应力匹配和工艺可行的方式集成到增材制造的零件中。该方法通过优化纤维铺放方向和密度分布，使纤维增强方向与零件受力方向相匹配，从而在保证制造可行性的同时，实现结构性能的最优化。这种载荷匹配型设计方法相比传统均匀增强方案，能够显著提高零件的比强度和比刚度，降低材料用量，具有重要的工程应用价值。该研究为连续纤维增强增材制造技术的工业化应用奠定了基础。
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