塔古奇对3D打印的短碳纤维聚乙基基 (CFR PEKK) 的优化

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
• 聚合物科学 聚合物科学

背景情况:

• 化纤维制造 (FFF) 是一种关键的增材制造技术.
• 聚乙烯基 (PAEKs),如聚乙烯基 (PEEK) 和聚乙烯基 (PEKK),具有出色的机械和热性能.
• 提高3D打印PAEK的机械性能对于先进的应用至关重要.

研究的目的:

• 优化FFF参数以最大限度地提高3D打印碳纤维增强聚乙基基 (CFR PEKK) 标本的屈曲强度.
• 评估后加工 (压缩) 对3D打印CFR PEKK.机械性能的影响.
• 为了比较3D打印的CFR PEKK与注塑PEEK的性能.

主要方法:

• 使用塔古奇方法优化FFF参数 (喷嘴直径,层高度,打印速度,角,喷嘴温度).
• 使用三点曲试验 (ASTM D790) 分析了曲强度和模量.
• 用扫描电子显微镜 (SEM) 检查骨折表面,并通过ANOVA证实结果.

主要成果:

• 塔古奇优化为3DP CFR PEKK确定了最佳的FFF参数:0/90拉斯特角度,0.25毫米层高度,0.8毫米喷嘴直径,375°C喷嘴温度和1100毫米/分钟的打印速度.
• 优化的3DP CFR PEKK实现了111.3 ± 5.3 MPa的屈曲强度和3.5 GPa的屈曲模量.
• 3D打印和压制 (3DP + P) CFR PEKK 显示出明显更高的机械性能:257.2 ± 17.8 MPa 的屈曲强度和 8.2 GPa 的屈曲模量.

结论:

• 晶格角和层高度是CFR PEKK的FFF最有影响力的参数.
• 通过压力进行后处理,可以大大提高3D打印的CFR PEKK的屈曲强度和模量.
• 在3D打印后压缩复合材料可以在增材制造中弥合设计自由和机械性能之间的差距.