我们如何创建3 d印刷碳纤维聚合物复合材料吗?

最近在一篇发表在《华尔街日报》加法制造,研究人员讨论了加法制造(AM)的高密度和碳纤维增强聚合物复合材料。

研究:加法制造高密度碳纤维增强聚合物复合材料。图片来源:威廉波特/ Shutterstock.com

背景

利用碳纤维增强聚合物复合材料(碳纤维增强塑料),轻质结构的强度和刚度。由于它的好处,比如耐化学性和融化加工性,热塑性塑料变得越来越普遍。

在学者和商业,纤维增强热塑性塑料的极大兴趣。目前,我更频繁地使用不连续或短纤维比连续纤维。可以使用单纹理处理,粉末床融合,材料挤压,有限元,纤维增强聚合物复合材料。

几乎没有研究复合材料尽管选择性激光烧结(SLS)是一个增长最快的是金属和聚合物的技术,由于有限的改善力学性能为代价的孔隙度增加的组件。

最受欢迎的流程生产纤维增强热塑性塑料组件是那些依靠材料挤压,包括熔丝加工(FFF)。供应有限的材料和成品的大量的孔隙度是两个面临欧洲杯足球竞彩的重重困难的是复合材料。研究表明,通过减少无效内容,后处理FFF印刷复合材料热压机可以大大提高他们的拉伸和弯曲性能。

然而,它是不切实际的应用为了维持足够的热量和压力的几何FFF组件。这种方法尚未创建组件中使用一个独立的学术研究或调查不同处理条件下如何影响最终产品的属性。

关于这项研究

在这项研究中,作者讨论了不连续碳纤维的选择性打印表粘结剂和聚合物粉末通过使用一种称为复合纤维添加剂的技术制造(CFAM),当时压缩,加热,并进行后期处理创建净形状组件。研究结果显示使用压实压力之间的关系和纤维的体积百分率或孔隙内部组件。

团队展示了一种新方法为不连续碳纤维增强聚合物复合材料的发展部分孔隙度为1.5%,97 MPa的抗拉强度,纤维体积含量15%,8.9绩点弹性模量。准备的碳纤维增强复合材料零件的力学性能比最先进的。

研究人员产生不连续碳纤维增强塑料复合部分使用CFAM谢菲尔德大学,这是基于一个表纹理方法类似于composite-based加法制造(CBAM)。为了了解印刷油墨的数量的影响,压实压力/时间的密度和质量最终组件,本研究旨在基准的性能综合部分由CFAM首次与机械测试和x射线断层扫描。

观察

223 g / m²参数水平提供了一个更强大的比24 g / m fiber-matrix粘连²墨水和更大的碳纤维体积分数(FVF)比892 g / m²的油墨,这使它理想的参数水平最高的抗拉强度和刚度。发现,41.6,208.3,和291.6克的粉/ m²可以容纳24、223和892 g / m²分别墨水。最大的弹性模量、抗拉强度、弯曲强度和模量提供了最高的0.9 MPa的压力。第二个重要的方面是印刷油墨的面密度。墨水是最好的因素在介质参数水平,223 g / m²,大多数生产。在这个实验中,压实时间显示是最重要的变量。他们发现尼龙12 160和165°C之间的结晶。

CFAM方法与最先进的不连续纤维技术,并表明它有能力生产复杂不连续纤维增强聚合物复合部分以更大的强度、刚度、和密度为8.9 GPa刚度、97 MPa的抗拉强度,孔隙度1.5%。最后CFAM部分的微观结构和力学性质的影响优化油墨面密度、压实时间,和压力。粉的量聚合物坚持基质显著影响墨水的面积,而压实时间有丝毫影响。

低油墨浓度发现提高层间分层的可能性,因为没有足够的层之间的粘结。然而,纤维体积分数降低油墨的体积增加,因为有更多的基质材料。决定最重要的因素,影响最后一部分的属性的刚度、强度、和微观结构特性是使用压力和温度升高,使尼龙粉更容易完全融化层之间,减少组件的总孔隙度。

结论

总之,该研究阐明,该方法也可以提供多功能性处理等多种纤维玻璃纺织品不同网格密度和PEEK粉等热塑性基体材料。欧洲杯足球竞彩

从AZoM:反映晶体分析电子显微镜

源

KaraşB。,史密斯,p . J。、Fairclough j . p。,等。加法制造高密度碳纤维增强聚合物复合材料。加法制造103044 (2022)。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860422004365

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