碳纤维增强对3D打印聚胺-6复合材料尺寸变化的影响:一项模拟研究
Ans Al Rashid1, Hamid Ikram1, Muammer Koç1
1Division of Sustainable Development, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University, Qatar Foundation, Doha, Qatar.
Turkish journal of chemistry
|September 18, 2023
概括
碳纤维增强聚胺-6复合材料的增材制造 (AM) 使用化丝制造 (FFF) 可减少零件的折曲和曲. 增加碳纤维含量可以提高3D打印部件的质量,但稍微增加剩余应力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 聚合物复合材料 聚合物复合材料
背景情况:
- 由于设计和制造的灵活性,增材制造 (AM) 或3D打印 (3DP) 和聚合物复合材料越来越多地在各行业中使用.
- 3D打印聚合物复合材料的质量在很大程度上取决于聚合物增强材料的含量和3DP过程参数.
- 数字建模和模拟对于降低研发成本,优化这些材料和工艺至关重要.
研究的目的:
- 为了数值模拟碳纤维增强聚胺-6 (PA6) 复合材料的3D打印 (3DP) 过程.
- 评估不同碳纤维 (CF) 增强材料含量对曲折,曲折和工艺诱导的残余应力的影响.
- 评估通过化丝制造 (FFF) 制造的PA6/CF复合材料的制造性能改进.
主要方法:
- 使用Digimat®软件进行了数值模拟.
- 模拟的重点是用于拉伸测试券的化丝制造 (FFF) 工艺.
- 研究的材料包括纯PA6和PA6复合材料,增强了10%-28%的CF.
主要成果:
- 碳纤维增强显著影响了曲折,战页和残余应力.
- 纯PA6的最大位移为4.518毫米,曲面为3.012毫米.
- 用28%CF (PA6-CF28) 增强的PA6显示最大屈曲率 (3.369毫米) 和曲面 (2.246毫米) 降低.
- 对于PA6-CF28,残余应力增加到14.53 MPa,而对于纯PA6.6则增加到11.75 MPa.
结论:
- 碳纤维增强可大大提高PA6/CF复合材料的3D打印 (3DP) 制造性能.
- 增加的CF含量有效地减少了FFF加工组件中的部件偏移和曲面.
- 改进的尺寸稳定性是以略高的过程诱导的剩余应力为代价实现的.
