使用3D打印对连续纤维增强热塑性复合材料的轨迹错误进行建模和补偿方法
Manxian Liu1, Sheng Qu1, Shuo Li1
1School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China.
Polymers
|July 12, 2025
概括
这项研究解决了因打印轨迹错误引起的3D打印连续纤维复合材料的缺陷. 一种新的错误模型和补偿方法显著减少了纤维捆的折叠和扭曲,提高了组件完整性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 连续纤维增强热塑性复合材料的3D打印受到纤维束扭曲和折叠等缺陷的阻碍.
- 这些缺陷源于打印轨迹的错误,影响了组件的整体性能.
研究的目的:
- 阐明连续纤维3D打印中打印轨迹错误的形成机制.
- 调查几何参数 (轨迹曲率,喷嘴直径,纤维束直径) 对这些错误的影响.
- 开发和验证一个错误模型和对轨迹错误的补偿方法.
主要方法:
- 建立了基于关键几何参数的印刷轨迹的错误模型.
- 提出了一种利用最大可打印曲率的轨迹误差补偿方法.
- 在CCFRF/PA复合案例研究中采用了形轨迹,并使用了特定的打印参数.
主要成果:
- 开发的错误模型准确地预测了打印的轨迹错误,特别是对于 obtuse 角度.
- 线形状,偏差曲率和偏差面积比率的平均预测偏差分别为36.029%,47.238%和2.045%.
- 补偿方法有效地减少了纤维束折叠和扭曲缺陷.
结论:
- 拟议的轨迹误差模型和补偿方法显著提高了3D打印连续纤维复合材料的内部质量.
- 这种方法为减轻缺陷和提高增材制造纤维复合材料性能提供了可行的解决方案.
- 该方法显示了在其他连续纤维3D打印工艺中更广泛应用的潜力.
