
3D打印技术制备了连续碳纤维增强热固性复合材料,并且研究它的力学性能。首先,我们自己研发了一台基于FDM技术的3D打印机,然后用它打印出了复合材料薄板、格栅这些样件,最后就对复合材料薄板的力学性能展开研究。我们打印出来的东西有复合材料薄板、格栅、螺母还有蜂窝。打印的时候,把试样单层的厚度和高度都设成1mm,纤维丝送进去的速度设为100mm/min 。打印间距指的是两个相邻的环氧浸渍纤维沉积线中间的距离,设成1mm ,打印头移动的速度设为200mm/min 。打印复合材料薄板的时候,打印路径纵向端部的方向会转180° ,当打印路径快到终点的时候,喷嘴会把打印方向改成和第一个打印方向垂直的路径,就这样循环操作,一直到完成单层的打印。用这种打印路径控制方法,3D打印机就能很快打印出连续碳纤维增强热固性复合材料薄板试样。打印复合材料结构件的时候,打印路径和打印复合材料薄板的路径是一样的。经过测试,连续碳纤维增强热固性复合材料的抗弯强度是202.0MPa ,纤维增强聚乳酸复合材料的抗弯强度是156MPa ,短碳纤维热塑性复合材料的抗弯强度是68MPa ,3D打印热固性复合材料的弯曲弹性模量是143.9GPa 。从这些实验结果能看出,3D打印连续碳纤维增强热固性复合材料的力学性能,比3D打印连续碳纤维热塑性复合材料或者短碳纤维热固性复合材料都要好,特别是在抗拉强度和弹性模量这些参数方面。3D打印复合材料层板坏掉的原因,和复合材料薄板基体开裂的原因差不多。就是随着载荷增加,基体上的裂纹会不断扩大,层与层之间的裂纹也会慢慢分开,基体和纤维的界面会脱层,最后就导致局部的纤维断裂 。