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连续碳纤维复合材料3D打印的高通量原位力学评估与工艺参数优化

High-throughput in-situ mechanical evaluation and parameter optimization for 3D printing of continuous carbon fiber composites

Yuichiro Yuge, Ryosuke Matsuzaki · Tokyo University of Science
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期刊 / 来源Composites Part C Open Access
卷/期/页15 / 100536-100536
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关键词:碳纤维增强热塑性复合材料3D打印热熔层积弯曲强度工艺参数优化机器学习原位测试

摘要整理

热熔层积3D打印工艺制造的碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)制件的力学性能随打印工艺条件而变化。本研究通过参数评估测试,系统评价了3D打印工艺参数对CFRTP制件力学性能的影响。研发了原位三点弯曲测试机制,显著提高了测试效率,使同一台3D打印机能够完成从批量CFRTP试样打印到弯曲测试的全流程,将人工操作时间降低至约1分钟。采用改进的3D打印机制造了700个不同打印条件的试样,并半自动化测量其弯曲强度。研究结果表明,3D打印CFRTP制件的弯曲强度与喷嘴温度、打印间距和堆积间距相关,但与打印速度无关。随后采用机器学习算法对收集的数据进行训练,预测最大弯曲强度并确定最优打印工艺参数。该研究为连续碳纤维复合材料增材制造的工艺优化提供了高效的评估方法和数据支撑。

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