使用3D编织设计和制造碳纤维格子
Hayley McClintock1, Zechen Xiong2, Bruno Rergis2
1Fu Foundation School of Engineering and Applied Science, Columbia University, New York, NY, 10027, USA. hm2829@columbia.edu.
Scientific reports
|September 10, 2023
概括
我们开发了一种新的方法,使用和技术创建3D碳纤维格子. 这些新的格子提供了设计灵活性和高强度,性能与现有结构相比.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 制造3D格子结构的传统方法往往缺乏设计灵活性.
- 需要具有量身定制的机械性能的先进复合材料.
- 碳纤维复合材料提供高强度与重量比,适用于结构应用.
研究的目的:
- 为设计和制造3D碳纤维格子引入一种全新的多功能方法.
- 为了评估压缩下这些新型格子结构的机械性能.
- 证明拟议的制造技术的设计定制和可扩展性的潜力.
主要方法:
- 基于使用碳纤维和网格的和技术的网格设计.
- 用垂直的碳纤维管子加强格子.
- 三种不同的格子设计的实验压缩测试.
- 使用有限元素分析 (FEA) 验证实验结果.
主要成果:
- 制造的3D碳纤维格子的机械性能与现有的格子结构相美.
- 有限元分析证实并提供了对实验压缩测试结果的见解.
- 拟议的方法允许在单个格子内用于特定负载要求的可变密度编织图案.
结论:
- 基于和的制造方法为3D碳纤维网格提供了显著的设计灵活性.
- 这种技术提供了一个简化的方法来创建高强度复合结构.
- 该过程可适应自动化,使大规模生产成为可能,并与当前方法相比具有优势.


