三维打印的聚胺三维复合材料:梯度结构对尺寸稳定性和机械性能的影响

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
• 聚合物工程 聚合物工程

背景情况:

• 沉积建模 (FDM) 3D打印为复杂的部件提供了优势,但在尺寸稳定性和机械性能方面存在困难,特别是在工程塑料方面.
• 实现高维度精度和强大的机械性能对于使用FDM3D打印进行大规模生产至关重要.

研究的目的:

• 使用梯度结构开发高维稳定性和机械健全的基于聚胺6 (PA6) 的3D打印复合材料.
• 研究多壁碳纳米管 (MWCNTs) 和化 (BN) 填充剂对FDM打印PA6复合材料的性能的影响.

主要方法:

• 基于PA6的三元复合材料与梯度结构的制造,使用单喷嘴,双组件FDM3D打印技术.
• 使用差分扫描热度计 (DSC) 和X射线衍射 (XRD) 进行复合材料晶度的表征.
• 测量样品的曲面,收缩,抗拉强度,曲强度和层间剪切强度.

主要成果:

• 梯度结构设计通过减轻内部应力,将纯PA6的样本曲率从72.64%降低到3.40%,而纯PA6的样本曲率则从72.64%降低到3.40%.
• 梯度材料的抗拉强度达到42.91MPa,曲强度达到60.91MPa,层间剪切强度达到10.23MPa.
• 增加的填料含量增强了层间粘合,有助于提高机械性能.

结论:

• 梯度结构设计是生产尺寸稳定的PA6 3D打印复合材料的有效策略.
• 这种方法成功地解决了用于工程塑料的FDM3D打印的局限性,而不会损害机械完整性.
• 开发的三元复合材料对于需要高精度和强度的先进制造应用具有重大潜力.