3D打印三明治面板的增强能量吸收和柔性性能使用切片生成的互锁接口

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:

• 3D打印的三明治板提供轻量化结构解决方案.
• 优化核心和皮肤材料之间的接口对于性能至关重要.
• 化丝制造 (FFF) 是一种常见的增材制造技术.

研究的目的:

• 为了评估切片机产生的互锁接头对3D打印三明治板的柔性性能和能量吸收的影响.
• 为了比较不同填充拓和皮肤/核心材料组合的性能.
• 确定最佳设计,以提高负载能力和损坏耐受性.

主要方法:

• 在FFF制造的三点曲试验中,使用各种充填拓 (Cross-3D,Grid,Gyroid,Line,Honeycomb) 和皮肤/核心材料 (PA/TPU,PLA/TPU,PET/TPU) 进行了三点曲试验.
• 在面核接口使用切片软件引入了互锁接头.
• 测量和比较了曲性质,峰值负载,最大曲和能量吸收.

主要成果:

• 与非互锁的设计相比,互锁接头可增加15%的峰值负载,48%的最大屈曲率和51%的能量吸收.
• 聚乙烯/TPU互锁复合材料表现出最高的能量吸收 (2.45 J/mm3) 和峰值负载 (272.6 N).
• 该PA/TPU互锁复合材料表现出卓越的灵活性和柔性,其中跨变形为21.34毫米.

结论:

• 切片机生成的互锁接口显著提高了增材制造的三明治梁的承载能力和能量消耗.
• 皮肤和核心材料的选择,以及灌装拓,极大地影响了机械反应.
• 这些发现支持使用增材制造开发用于结构应用的轻量级,耐损坏的设计.