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成型工艺构建与复合材料失效的关联剖析

更新时间: 2024-11-27 15:22:28  查看次数: 106    
熔融沉积(FDM)打印因为设备简单、操作容易,所以被广泛使用。但在实际使用的时候,FDM 打印常常要面临各种各样的耗材选择和打印需求。特别是现在有好多新型耗材不断被开发利用,根据不同材料的特殊性质来采用不同的环境参数,这已经是大家都知道的事儿了。所以确定不同耗材针对不同需求的打印成型工艺,就成了大家都很关注的研究课题。
台州3D打印
常见的 FDM 打印成型工艺里涉及的环境参数,主要有填充速度、打印轨迹、填充密度、平台温度、喷嘴直径和支撑形式这些。这些参数一般可以通过打印机自带的控制系统和配套的工艺软件来调整。不同的环境参数对打印塑料的外观、力学性能还有结晶度都有很明显的影响。另外,对于像 PA 和 PEEK 这些结晶性塑料,相关研究发现,用合适的热处理或者化学处理工艺来处理打印件,可以在一定程度上提高它的力学性能,这种方法就叫做后处理工艺。打印环境参数和后处理工艺一起组成了 FDM 打印方法的成型工艺,现在在 FDM 打印的研究里已经很重要了。
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Nekoda W 等人对 FDM 打印复合材料的失效机理进行了研究,还探索了它和打印结构之间的关系。他们证实了 FDM 打印样品的强度在很大程度上会受到打印过程中的填充轨迹和打印件几何形状的影响。打印件的结构增强区域和非增强区域之间的纤维界面曲率,会导致应力集中、多轴应力状态以及零件过早失效。为了能更好地理解 FDM 打印复合结构中的失效情况,他们用了有限元分析(FEA),把基于局部纤维方向的各向异性属性分配给生成的所有网格。FEA 的结果能反映出实验破坏应力的变化过程,还能说明被测样品的破坏机理。最后,他们还提出了一些基本的设计规则,用来优化 FDM 打印纤维增强零部件。