玻璃纤维增强挤出3D打印复合材料:机械性能的实验和数值研究
András Kámán1,2, László Balogh1, Bálint Levente Tarcsay1
1Department of Process Engineering, Faculty of Engineering, University of Pannonia, H-8200 Veszprém, Hungary.
Polymers
|January 23, 2024
概括
这项研究优化了切碎玻璃纤维填充尼龙的3D打印参数. 填充方向和打印温度显著影响机械性能,如抗拉强度和Young等.
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
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 增材制造或3D打印在工业和研究领域越来越多地被采用.
- 虽然材料和机器的进步是值得注意的,但优化打印参数对于提高3D打印部件性能至关重要.
- 切碎的玻璃纤维填充的尼龙丝在3D打印应用中具有提高机械性能的潜力.
研究的目的:
- 研究四个关键3D打印参数对切碎玻璃纤维填充尼龙机械性能的影响.
- 建立基于打印参数的拉伸强度,屈曲强度和扬模块的预测模型.
- 为了确定打印参数和机械结果之间的相关性,以优化零件生产.
主要方法:
- 分析了四个打印参数:打印温度,喷嘴直径,层高度和灌装方向.
- 测量了3D打印样品的机械性能 (拉伸强度,屈曲强度,扬模量).
- 用多项函数和皮尔森相关性分析来建模和评估参数效应.
主要成果:
- 填充方向和打印温度显著影响了拉伸强度,曲强度和扬模量.
- 喷嘴直径和层高度的影响取决于灌装方向.
- 一个预测模型在根据研究的参数预测机械性能方面表现出色.
结论:
- 填充方向是拉伸强度,屈曲强度和纤维增强尼龙中模的最关键参数.
- 打印温度也起着重要作用,而喷嘴直径和层高度的影响则取决于情况.
- 实现的机械性能,包括高达72 MPa的抗拉强度,达到制造商声明的值,验证了优化方法.
