连续纤维复合材料3D打印技术的应用与展望
热塑性塑料及其复合材料是3D 打印工艺广泛使用的原材料之一。2014年,CFRPC 3D打印专利和原型机问世。在CFRPC 3D打印过程中,连续纤维被送入喷嘴中,也可以将其他材料送入喷嘴中实现共挤打印。很多智能材料,例如形状记忆高分子(SMP)、液晶弹性体(LCE)也已被用于实现多功能智能化复合材料的制造。连续纤维增强聚合物复合材料 3D打印技术的出现,让先进材料与复合复杂部件融为一体。
热塑性复合材料3D打印工艺
● 原位材料挤压法
由碳纤维和聚合物原位材料挤压为主的CFRPC 3D打印工艺。热塑性树脂长丝和增强纤维被送入喷嘴,聚合物长丝被加热器熔化,增强纤维在加热器中浸渍聚合物,然后共同挤出后固结并层压在热台上。
● 预浸渍复合长丝3D打印
Markforged(美国)从 2015 年开始出售MarkOne,这是世界上第一台生产连续纤维增强复合材料的商用 3D打印机。下图显示了 MarkOne打印机系统的流程原理:一个印刷头有两个打印喷嘴,分别打印热塑性长丝和预浸渍复合材料长丝。与原位材料挤压相比,预浸渍复合长丝3D打印出来的部件结构更紧密,其性能也更优良。
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