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多股连续碳纤维复合材料3D打印中纤维束排列的研究

A study on the strand arrangement in 3D printing of continuous carbon fiber composite materials with multiple strands

Xinghua Zhang, Fan Zhang, Lingwei Zeng, Yiwen Tu
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期刊 / 来源Journal of Physics: Conference Series
卷/期/页2760 / 1 / 012048
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关键词:连续碳纤维复合材料3D打印多股纤维束排列打印压力力学性能表面精度微观结构

摘要整理

多股连续碳纤维复合材料3D打印在提高成型效率方面具有重要潜力。然而,该领域面临的主要挑战是如何紧密排列多股纤维束而避免过度压实导致原始模型受损。无法有效控制多股纤维束的排列会显著影响打印件的精度和力学性能。本研究首先建立了碳纤维束线宽的预测公式,基于该公式设计了专用的多股3D打印装置,深入探讨了压力与多股纤维束排列的相互关系。通过对打印件进行拉伸和弯曲对比试验,研究了纤维束排列紧密度在不同压力条件下对打印样品力学性能的影响。利用电子显微镜实验分析断口微观结构,阐明了力学性能差异的原因及不同压力对打印精度的潜在影响。研究结果表明,当压力能够精确控制以确保多股纤维束之间紧密排列时,打印件的力学性能达到最优状态。拉伸强度可达360.62 MPa,弯曲强度为311.04 MPa。同时,在最优打印压力下打印的试样表面精度也处于最佳状态。

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