可重复使用的3D打印热塑性聚氨蜂巢用于机械能量吸收
Alin Bustihan1, Razvan Hirian1, Ioan Botiz1,2
1Department of Physics of Condensed Matter and Advanced Technologies, Faculty of Physics, Babeș-Bolyai University, 400084 Cluj-Napoca, Romania.
Polymers
|November 27, 2025
概括
可重复使用的3D打印热塑性聚氨 (TPU) 蜂结构显示出出色的能量吸收. 六角形TPU 95A设计实现了47%的能量吸收效率,为冲击保护提供了具有成本效益的解决方案.
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:
- 蜂结构以其能量吸收能力而闻名.
- 3D打印为复杂的几何形状提供了定制.
- 热塑性聚氨 (TPU) 是具有可调节性质的多功能弹性体.
研究的目的:
- 为了评估可重复使用的3D打印蜂结构的机械能量吸收.
- 调查TPU变体和蜂几何学对性能的影响.
- 为了确定能量吸收应用的最佳配置.
主要方法:
- 化沉积模型 (FDM) 用于制造TPU 70A,85A和95A的蜂巢结构.
- 在不同的打印温度下分析了TPU纤维的机械性能.
- 在六角形和圆形蜂巢配置 (有和没有30°扭转) 上进行了非平面压缩测试.
主要成果:
- 来自TPU 95A的六角蜂实现了最高的能量吸收效率 (47%).
- 这种性能超过了扩展聚钢,接近了先进的格子结构.
- 扭曲配置提高了压碎负载效率 (高达73.5%),提高了应力分布和可重复使用性.
- TPU 95A提供了弹性,完整性和可重复使用性的最佳平衡.
结论:
- 3D打印的TPU蜂结构是可行的,具有成本效益的能源吸收替代方案.
- 这些结构显示出对冲击保护系统,汽车安全和运动设备的潜力.
- 材料选择 (TPU 95A) 和几何设计 (六角形,扭曲) 对于优化性能至关重要.
