FDM尼龙复合材料研究:碳纤维的加强效果优于玻璃和Kevlar

发表于 2017-6-27 16:01:00 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 打印 上一主题 下一主题 0 9715

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近日,都柏林大学的研究人员在研究如何提高3D打印尼龙线材的强度。他们分别将玻璃、合成聚合物Kevlar和碳这三种纤维添加到同一种尼龙线材中,并进行了比较研究。研究人员测试了这些复合材料提高一个3D打印对象的性能的能力,结果证明它们的拉伸能力与铝相当。


从左到右,分别是用尼龙以及碳A、 Kevlar B、 Kevlar A、玻璃A、玻璃B复合材料打印的狗骨棒

交替打印和图案化

通过一台Mark One 3D打印机(带有双喷嘴),三种纤维被分别添加到一种纯尼龙线材中。在这个过程中,打印机会交替打印尼龙和纤维材料,最终逐层创建出研究标准的狗骨棒。

纤维层的图案化是在狗骨棒中创造拉伸强度的关键要素之一。研究人员设置了两种纤维图案:同心图案“A”和各向同性图案“B”。


同心图案A、各向同性图案B、尼龙所用图案C



优于铝的拉伸强度
打印完成后,狗骨棒被拉伸,直到断裂,这样可以测试出不同复合材料的拉伸和弯曲性能。

与用纯尼龙线材打印而成的狗骨棒样品相比,拉伸和弯曲强度分别提高了6.3倍和5倍。测试结果表明,最强的复合材料是碳纤维加强的尼龙,其次是玻璃,最后是通常用于加强轮胎的Kevlar。三种复合材料均显示出优于铝的拉伸强度。


复合材料世界
在CWRU的一项研究中,为了改善FDM / FFF线材的性能,石墨烯氧化物被不同地加入ABS、PLA和TPU材料中;在另外一个项目中,蚕丝被加入PLA,以用于医学用途,该项目获得了政府15万美元的资助。

大量的类似研究正在进行中,因为FDM / FFF 3D打印机的采用率高,这类机器使用的材料的成本也较低。对挤出型材料的进一步了解有望开拓3D打印技术的应用,特别是在高价值的医疗和汽车行业。
(编译自3ders.org) 来源:天工社
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