3D打印复合材料的物理和机械特性在很大程度上受材料和打印参数影响。在Aura中,大约有300项可调参数,但其中一些参数或多或少具有共通性,调整关键参数很重要:打印温度,纤维打印速度,层高度和宽度,塑性流动倍速,其中每一项都直接影响合成材料的性能。来看Anisoprint首席化学家Alexander Kochetkov通过定量分析得出有关CFC技术质量控制以克服既有缺点的结论。

我们知道,与FDM技术相比,CFC技术涉及更长的熔融时间和塑料与纤维之间的更多相互作用,因此温度参数在CFC打印中特别重要。连续纤维复合材料共挤技术(CFC)是一种增材制造快速成型技术,用于生产可定制的复合材料零件。其将热塑性材料作为结合基体,将预固化且基于热固性材料的复合碳纤维(CCF)作为增强材料。CFC技术打印过程中存在废品产出可能和有效体积缺失等固有缺陷,但同时CFC技术具有高度的灵活性和可定制性,可通过打印参数的调整来测试并达到最大优化目的。就生产轻质复合材料零件而言,CFC打印技术与传统制造潜力较为相近。相比于不可持续的减材制造,CFC技术是一种可靠替代技术——前提是设法克服打印缺点,提高可靠性。Alexander通过量化实验数据得出了三组重要数据:
(1)四种塑料材料的杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率、弯曲系数、弯曲强度:

(2)以PA12为例,在层高改变时各项力学性能受其影响改变数值:

(3)连续碳纤维与CFC PA和PETG组合的各项力学性能表现:

最终,Alexander通过一系列分析得出的结论是,快速固结作为一种后处理技术有益于处理CFC技术打印试验件中的量化固有缺陷,控制打印质量。首先,通过CT扫描测定使得孔隙率减少50%-90%,同时使得弯曲性能提高10%-80%。其次,通过喷嘴在挤出的纤维束上施加更多的成型压强来减少孔隙。可以通过略微降低层高以增加复合材料打印件的纤维体积比来实现。这也可以进一步改善快速成型CFC技术打印产品的机械性能。考虑到增材制造技术固有特点,复合CFC 3D打印技术扩大到批量生产,会导致打印件质量不稳定。因此,在论文中,Alexander展示了快速固结作为后处理方法的优势,以克服其固有缺点。

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