3D打印ABS和TPU多材料蜂结构的能量吸收

科学领域:

• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 多材料3D打印使工程结构中的协同材料特性成为可能.
• 蜂巢等细胞结构提供高能量吸收,这对安全性和性能至关重要.
• 优化蜂巢的能量吸收可以通过先进的材料策略来实现.

研究的目的:

• 研究方形和六角蜂巢的能量吸收能力.
• 在蜂制造中使用烯丁 styrene (ABS) 和热塑性聚氨 (TPU).
• 分析多材料组合对蜂压缩反应的影响.

主要方法:

• 使用ABS和TPU制造方形和六角形蜂巢.
• 在外平面和内平面压力负荷下测试蜂巢.
• 对单材料 (ABS,TPU) 和双材料 (ABS与TPU带) 配置的能量吸收的评估.

主要成果:

• 与ABS/TPU比率相比,外平面能量吸收显著增加,在六角蜂巢中达到高达15.1kN·mm.
• 在平面内加载显示,方形蜂 (0.1-2.6 kN·mm) 连续崩,六角蜂 (0.6-2.0 kN·mm) 逐渐失效.
• 与单一材料对应物相比,双材料蜂显示了增强和可调节的能量吸收.

结论:

• 3D打印蜂巢中的多种材料组合显著影响压缩反应.
• 定制ABS/TPU比率为控制能量吸收和变形提供了一种方法.
• 这些发现为设计具有最佳安全性和性能的先进工程系统提供了基础.