聚合物化沉积建模 (FDM) 的结构和纹理协同作用:对tribological和机械性质的比较评估
Patricia Isabela Brăileanu1, Marius-Teodor Mocanu2,3, Tiberiu Gabriel Dobrescu1
1Department of Robotics and Manufacturing Systems, Faculty of Industrial Engineering and Robotics, National University of Science and Technology POLITEHNICA Bucharest, 060042 Bucharest, Romania.
Polymers
|August 14, 2025
概括
优化沉积建模 (FDM) 部件涉及量身定制填充结构和密度. 特定的配置增强了硬度,并最大限度地减少了摩擦,这对于耐用,功能性组件至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 沉积建模 (FDM) 是一种广泛使用的增材制造技术.
- 了解内部结构 (填充) 对材料性能的影响对于功能应用至关重要.
- 之前的研究经常分析单个变量,限制了全面的设计见解.
研究的目的:
- 调查灌装结构和密度对FDM打印聚合物的tribological和机械性能的综合影响.
- 为了比较不同材料的性能,包括PLA,PLA CF,Kevlar和Iglidur在不同的充填配置下.
- 为优化FDM元件的耐磨性和硬度提供实用设计指南.
主要方法:
- 使用FDM制造磁盘样本,在密度为10%至100%时使用状腺充填图案.
- 测试材料:用碳纤维增强的PLA (PLA CF),用亚拉胺纤维增强的烯烯酸烯酸 (Kevlar) 和Iglidur I180-BL.
- 使用圆盘球试验 (干滑,5N负荷,150mm/s速度) 进行 Tribological 评估,并通过硬度测试 (Shore D) 和显微镜分析进行补充.
主要成果:
- 伊格利杜尔I180-BL表现出最低的摩擦系数 (0.141-0.190) 和最小的磨损.
- 90%填充的PLA标本显示出抛光磨损,材料损失低,COF为0.108.8.
- 由于纤维脱落,PLA CF和Kevlar显示出更高的磨损 (高达154微米),这表明磨损磨损机制.
- 沙岸D硬度随着灌装密度的增加而增加,达到PLA的82.7.
结论:
- 填充密度和图案显著影响FDM零件的三元学和机械性能.
- 优化填充策略,如高密度网格模式,可以提高硬度和减少摩擦.
- 材料选择和填充结构相互作用,为设计强大的FDM组件提供了适用于苛刻应用的途径.
关键词:
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