基于热塑性壳层约束的3D打印连续碳纤维增强热固性复合材料无模具固化工艺研究

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为克服连续碳纤维增强热固性复合材料（CCFRTCs）对模具的依赖性，提出了热固性连续纤维预浸丝与热塑性丝交替打印的方法。基于该方法制备了具有薄热塑性壳层的CCFRTCs，热塑性壳层的约束作用实现了CCFRTCs的无模具固化。系统研究了关键固化工艺参数对试样弯曲性能的影响。实验结果表明，复合材料的弯曲性能与真空度呈正相关，随浸渍时间和固化温度的增加呈先增后减的趋势。通过X射线计算机断层扫描（CT）和扫描电子显微镜（SEM）分析，阐明了关键固化工艺参数对CCFRTCs弯曲性能的影响机制。在优化的固化工艺参数指导下，复合材料的弯曲强度和模量分别达到482.89 MPa和35.11 GPa，显著优于大多数现有3D打印连续碳纤维增强聚合物复合材料。最后，制备了复杂构件验证了该技术的可行性和通用性。该方法同时获得了热固性和热塑性材料的优势，制备的复杂构件孔隙率低。

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