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3D打印连续纤维制造技术复合材料比强度性能研究

Research into Specific Mechanical Properties of Composites Produced by 3D-Printing Additive Continuous-Fiber Fabrication Technology

Peter Pokorný, Daynier Rolando Delgado Sobrino, Štefan Václav, Jana Petrů, Rafał Gołębski · Slovak University of Technology in Bratislava
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期刊 / 来源Materials
卷/期/页16 / 4 / 1459-1459
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关键词:连续纤维制造3D打印碳纤维增强复合材料纤维铺层角度拉伸强度冲击性能孔隙率

摘要整理

本文研究了采用连续纤维制造(CFF)3D打印工艺制备的复合材料的比强度性能。以尼龙(Onyx)为基体材料,碳纤维作为增强相。拉伸试样中碳纤维铺层角度设定为0°、45°、90°和135°,另制备了四种角度复合的试样;同时制备了100%和37%填充率的无碳纤维对照样品。冲击试样中纤维铺层角度为0°和90°,并制备了四种角度复合的试样,同样制备了相应的无碳纤维对照样品。采用Markforged MARK TWO 3D打印机制造试样,通过METROTOM 1500计算机断层扫描进行缺陷检测,随后进行拉伸和冲击试验。结果表明:碳纤维的加入导致样品孔隙率增加,缺陷体积增大;拉伸强度Rm相比无增强材料提高了12倍,但纤维取向不当会显著降低强度,四种角度的复合铺层并未获得最高强度值;冲击试验表明纤维增强试样的断裂功增加了2.7倍,但纤维取向的改善同样导致强度下降。研究揭示了CFF工艺中纤维取向、孔隙率与力学性能的复杂关系。

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