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工艺与制造英文2021被引 41

基于同轴芳纶/PLA长丝的连续纤维增强复合材料3D打印

3D printing of a continuous fiber-reinforced composite based on a coaxial Kevlar/PLA filament

Trenton Cersoli, Bharat Yelamanchi, Eric MacDonald, J.G. Carrillo, Pedro Cortes · Youngstown State University
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期刊 / 来源Composites and Advanced Materials
卷/期/页30
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关键词:3D打印连续纤维增强芳纶纤维聚乳酸熔融长丝制造高速冲击热塑性复合材料

摘要整理

增材制造技术能够生产复杂和大规模定制的几何结构,但往往以牺牲力学性能为代价。通过制造复合材料零件可在一定程度上缓解这一问题。采用材料挤出增材制造工艺制造的热塑性结构,通过集成连续纤维可显著改善断裂韧性。本研究开发了一种连续增强长丝,用于开源熔融长丝制造(FFF)系统。将三种不同体积分数的芳纶纤维掺入聚乳酸(PLA)热塑性长丝中。研究表明,20%纤维体积分数时,增强件的拉伸强度相比未增强PLA件提高了一倍。对增强打印热塑性材料进行了高速冲击试验,结果显示纤维体积分数最高的复合材料相比纯PLA的抗冲击能量提高了4倍。增强纤维能够有效阻止射弹穿透,其穿透速度与穿透未增强PLA的速度相当。本研究证明了无需改装商用3D打印机挤出系统即可生产打印复合材料的可行性。该方法为生产具有高速冲击应用前景的连续增强3D打印热塑性零件提供了一种可行的替代工艺。

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