復合3D打印機與傳統(tǒng)打印機相比有何不同？

研究人員一直在探索加入連續(xù)碳纖維（CCF）原材料，對形狀記憶聚合物（SMPs）帶來的一些優(yōu)勢。作者沈欣欣、賈寶賢、趙漢興、楊興和劉正賢針對復合材料樣品的力學性能，在最近發(fā)表的文章中，概述了連續(xù)碳纖維增強形狀記憶聚合物復合材料，在3D打印機工藝的相關(guān)研究。

隨著科學家對能夠變形并根據(jù)用戶需求恢復到自然狀態(tài)的材料越來越著迷，表面貼裝器件成為當今“學術(shù)研究的熱點”。特別是用3D打印機耗材來克服強度和剛度方面的挑戰(zhàn)。雖然連續(xù)纖維已被證明比短纖維更有效，但是其成形過程很復雜，這需要更好的方法來制造連續(xù)碳纖維增強復合材料。在這里，他們將FDM 3D打印作為解決方案：

“復合3D打印機主要由運動平臺、打印噴嘴、纖維輸送機構(gòu)和控制系統(tǒng)組成，”研究人員說。與傳統(tǒng)3D打印機相比，這種3D打印機的噴嘴可以同時從兩個通道輸送樹脂和纖維，并從同一個噴嘴擠出。

此外，纖維進給機構(gòu)被設(shè)計成通過調(diào)節(jié)步進電機的轉(zhuǎn)速以合適的速度連續(xù)進給纖維，以避免纖維在打印過程中斷裂。

采用正交試驗設(shè)計，研究了以下影響因素：

●打印溫度

●打印速度

●行距

●簾布角度

在進一步研究機械性能問題時，研究人員發(fā)現(xiàn)碳元素的層片角度是一個關(guān)鍵因素。當它們改變鋪層角度時，樣品的拉伸強度和模量發(fā)生變化，顯示出沿纖維呈0度的張力，但在90度時，它是垂直的，這就打開了粘合問題的可能性。

研究還表明，機械性能在200℃左右更合適，打印速度過快會影響纖維和樹脂的“浸漬”。作者還指出，由于纖維含量的變化，對SMPs的影響很小?！靶螤钣洃浱祭w維復合材料的快速制造在航空航天領(lǐng)域有潛在的用途，”研究人員總結(jié)道。

雖然世界各地的研究人員、工程師、設(shè)計師和用戶可能還沒有觸及3D打印潛力的表面，但許多人正在進一步探索下一個層面，使用能夠根據(jù)環(huán)境變化的材料，從柔軟的致動器到木質(zhì)復合材料的4D打印，再到卓越的新型超材料。
責任編輯：tzh