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临界ZX打印方向下3D打印碳/玻纤增强尼龙复合材料冲击强度生产参数优化

Optimization of Production Parameters for Impact Strength of 3D-Printed Carbon/Glass Fiber-Reinforced Nylon Composite in Critical ZX Printing Orientation

Selim Hartomacioğlu · Department of Mechanical Engineering, Marmara University, 34722 Istanbul, Turkey
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期刊 / 来源Polymers
卷/期/页16 / 21 / 3006
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关键词:熔融沉积成型(FDM)碳纤维增强复合材料玻纤增强复合材料层间粘合冲击强度田口优化ZX打印方向

摘要整理

增材制造(AM)方法正逐步成为大规模生产的替代方案,其中熔融沉积成型(FDM)技术处于领先地位。然而,FDM技术制造产品的层间粘合是关键问题,特别是对于平行于层面的载荷和冲击强度而言。工业应用中的大多数产品具有复杂几何形状和薄壁结构,通常需要实心填充,且必须采用ZX方向打印。本研究以工业中广泛应用的PA6为研究对象,优化其在ZX方向(平行于层面载荷)的冲击强度。该方向对力学性能至关重要,其机械特性明显低于其他方向。研究采用含15%短碳纤维和30%玻璃纤维的PA6长丝,以打印温度、层厚和热处理时间为独立变量。采用L9正交表进行实验设计,每组实验重复3次进行冲击强度测试。通过特征表征、田口优化和因素分析,结合扫描电镜(SEM)断口形貌观察,获得以下结果:纯PA6冲击强度最高,达8.9 kJ/m²;PA6 GF30为8.1 kJ/m²;PA6 CF15最低,为6.258 kJ/m²。与文献和制造商数据表对比,所获冲击强度值显著提升,表明所选实验因素及其水平,特别是喷嘴温度,具有显著影响效果。

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