供稿人:朱思堯、王玲 發(fā)布日期：2018-09-19
近期，荷蘭特溫特大學的J.Justo等人使用添加劑層制造（ALM）工藝，使用Markforged?制造的MarkOne?3D打印機制造長纖維增強復合材料部件，如 圖1（a），該系統(tǒng)可以獨立打印兩種材料，因此，它有兩臺擠出機和兩臺注射器，見圖1（b）。其中一個注射器用于打印尼龍（如傳統(tǒng)的3D塑料打印機可以這樣做），另一個用于打印纖維增強熱塑性塑料。
圖1（a）3D打印機的總體視圖，（b）兩臺打印機噴油器的詳圖
在ALM中，復合材料的連續(xù)長絲（包括一束纖維）由打印機在高溫下通過普通工具注入，在材料冷卻時形成部件。使用的復合長絲由PA（Nylon TM）基質(zhì)和碳或玻璃纖維增強材料組成。預浸漬的尼龍基碳纖維材料的碳纖維含量（重量）約為40%，預浸漬的尼龍基玻璃纖維材料的玻璃纖維含量約為50%，浸漬纖維與去樹脂后的纖維如圖2。為保證成型效果，噴頭路徑采用回形循環(huán)。
圖2（a）煅燒前和（b）煅燒后的玻璃纖維和碳纖維細絲
將打印出用于拉伸、壓縮力學試驗的標準樣件，并進行性能測試，結果表明，所獲得的ALM復合材料的機械性能尚未與傳統(tǒng)方法（預浸料）所獲得的性能相媲美。這一事實可以用ALM試樣中存在的高孔隙率以及低纖維體積來解釋。盡管如此，與非增強尼龍部件相比，機械性能改善顯著。作者提出了使用不同的樹脂（具有比尼龍更好的性能）作為基體，生產(chǎn)纖維含量更高的長絲，在長絲沉積后將其壓實，以減少孔隙含量，實現(xiàn)FDM復合材料機械性能的改善。