3D打印复合板的半静态透特性
Axel Baruscotti1, Yuri Borgianni1, Franco Concli1
1Faculty of Engineering, Free University of Bolzano, 39100 Bolzano, Italy.
Materials (Basel, Switzerland)
|June 19, 2024
概括
连续纤维增强显著提高了3D打印复合板的抗冲击性能和能量吸收,这些复合板采用合丝制造 (FFF) 制造. 这些先进材料的性能与传统制造的复合材料相美.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 增材制造 (AM),特别是化纤维制造 (FFF),为生产复合材料提供了新的方法.
- 研究FFF打印复合材料的机械性能,如冲击和穿孔负载阻力,对于其实际应用至关重要.
- 了解能量吸收能力是设计保护结构的关键.
研究的目的:
- 为了评估通过FFF制造的3D打印复合板的冲击和穿孔负载阻力.
- 为了比较用短碳纤维增强的复合板的性能与连续纤维的性能.
- 评估FFF打印复合材料与传统制造的复合材料之间的潜力.
主要方法:
- 使用FFF制造两套复合板:一套用短碳纤维增强的聚胺-12,另一套用连续纤维.
- 准静态缩测试使用各种Span-to-Punch比率和缩鼻子形状 (形,半球形,圆形) 进行.
- 基于准静态测试数据,估计弹道撞击期间的能量吸收能力.
主要成果:
- 与短纤维增强板相比,连续纤维增强板增加了20-185%的准静态能量吸收.
- 板块吸收的能量正常化,随着持续增强而增加一个数量级.
- 与传统方法相比,FFF打印的复合板表现出具有竞争力的弹道和准静态穿透负载阻力.
结论:
- 连续纤维增强显著提高了FFF打印复合板的能量吸收.
- 在生产高性能复合材料方面,FFF技术显示出有前途,可以与传统制造的复合材料竞争.
- 对FFF打印复合材料的进一步研究,特别是优化纤维体积分数,是有必要的.
