
3D打印技术,以PLA、PA和GF/PA为原材料做出试样,研究它们在三点弯曲载荷作用下的静态断裂性能。用扫描电子显微镜(SEM)观察试样断口的样子,用DIC方法监测试样在加载过程中的变形情况,弄清楚3D打印复合材料断裂失效的原因,以及工艺参数对它的影响。实验结果表明,打印温度和打印速度升高,3D打印复合材料的断裂韧性会降低。在PA复合材料里加了玻璃纤维后,它的断裂韧性比没加玻璃纤维的试样低了,低的幅度是42.69% 。用SEM扫描不同工艺参数和原材料做出来试样的断口,得到不同放大倍数下的微观图像。从断面孔洞的大小、数量,还有PA材料加了玻璃纤维后两者结合得怎么样这些方面,就能很好地解释上面说的这些结论。

3D打印技术做出不同工艺参数和原材料的点阵结构试样,通过做实验和有限元仿真,研究它们在准静态压缩时的力学性能。把屈服强度、塑性平台应变、致密化应变和吸能效果当成研究指标,看看工艺参数和原材料对试样力学性能有啥影响。结果发现,打印温度和速度升高,PLA试样的屈服强度、塑性平台应变和吸收能量的能力会下降。在PA材料里加玻璃纤维,点阵结构试样的屈服强度、塑性平台应力和致密化应变会下降,下降幅度分别是68.75%、68%和33.3% 。不过点阵结构重复加载的能力比较稳定,吸收能量的效果还不错。根据有限元仿真分析,点阵结构坏掉的过程是这样的:先是线弹性阶段,接着是强化阶段,然后是塑性平台区,最后是密实化阶段。点阵结构受到压缩载荷时,应力主要集中在圆环的胞壁上。加载位移增加,上下两层的圆环会变形但不会马上坏掉,会慢慢把载荷传给中间圆环部分,让中间圆环一直受压。最后试样完全坏掉,变成一个紧实的实体结构。又有人研发出基于FDM技术的连续碳纤维增强热固性复合材料3D打印机,这台打印机能打印出连续纤维增强热固性复合材料板材,还有像蜂窝、格栅、单层板材试样这些结构件。对复合材料单向板做力学性能测试,结果显示它的力学性能比纤维增强热塑性复合材料和3D打印短碳纤维增强复合材料好,特别是抗拉强度和弹性模量这些参数方面。通过SEM分析断口发现,3D打印纤维增强热固性复合材料里,纤维和基体之间界面性能挺好,主要是因为纤维断裂才不能用了 。