力学与失效英文2026

3D打印碳纤维增强PEEK旋转曲面结构的制造与层间剪切强度研究

Fabrication and Interlaminar Shear Strength of <scp>3D</scp> ‐Printed <scp>CCF</scp> ‐ <scp>PEEK</scp> Rotationally Curved Structures

Xudong Ran, Cunyin Xi, Jianshu Wang, Chuyu Liu, Wei Lei, Peng Zhang, Shouzheng Sun, Zhenyu Han · School of Mechatronics Engineering Harbin Institute of Technology Harbin China

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期刊 / 来源Polymer Composites

DOI10.1002/pc.70886

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关键词：3D打印碳纤维增强复合材料PEEK树脂曲面结构层间剪切强度工艺优化路径规划六轴机器人

摘要整理

传统连续纤维3D打印技术主要聚焦于平面结构制造，对曲面复合材料构件的研究相对不足。针对连续纤维增强3D打印旋转曲面构件的关键技术难题，本研究以碳纤维增强聚醚醚酮（CCF/PEEK）预浸丝为材料，系统开展了打印设备设计、路径规划方法和层间性能优化研究。基于六轴机器人开发了多自由度曲面打印系统，突破了传统三轴设备的几何限制。提出了基于STL模型的圆柱面分层路径算法，实现了曲面构件的全流程数字化制造。通过正交试验和响应热力图分析，明确了打印速度和打印温度是影响层间剪切强度的关键工艺参数，其中打印速度影响最显著。最优工艺参数组合（打印速度0.8 mm/s、打印温度380°C、模具温度160°C、层厚0.2 mm）使层间剪切强度提升至55.36 MPa。微观形貌分析表明，优化的热输入条件能有效增强纤维-树脂界面结合质量。本研究为轻量化高强度曲面构件的增材制造提供了重要工艺参考。

3D打印碳纤维增强PEEK旋转曲面结构的制造与层间剪切强度研究

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