基于3D打印的连续纤维增强热固性复合材料性能及其应用探索*
2021-08-20明越科辛志博段玉岗
航空制造技术 2021年15期
关键词:复合材料
明越科,王 奔,周 晋,辛志博,李 婷,王 枫,段玉岗
(1.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安 710054;2.西安交通大学,西安 710049;3.西安交通大学高端装备研究院,西安 710115)
纤维增强树脂基复合材料由纤维增强体与树脂基体复合形成,凭借其高比强度和比模量、低密度以及优异的可设计性等优势,被广泛应用于航空航天、机械制造、汽车交通等关键行业。3D 打印技术是通过CAD 模型设计数据,采用材料逐层累加成型实体构件的快速增材制造方法[1–2]。采用纤维增强树脂基复合材料的3D 打印技术结合了前者的材料性能优势与后者的工艺特性,有望打破传统缠绕、铺放、层叠等制造方式对于复合材料结构设计的限制,实现复杂曲面复材构件的低成本快速成型[3–5]。
纤维按照其连续性分为短纤维与连续纤维,而树脂依据其分子结构及性能分为热塑性塑料与热固性聚合物[6]。截至目前,关于短纤维增强热塑性及热固性复合材料、连续纤维增强热塑性复合材料的3D 打印技术已经研究成熟并开始投入商业化应用[7–11]。然而,由于短纤维增强复合材料3D 打印制件短纤维增强有限,导致整体力学性能相对较低,连续纤维增强热塑性复合材料由于热塑性基体物化性能不足,难以满足实际工程应用的强度、精度以及变形要求。不同于未交联、仅依靠分子间作用力结合的热塑性塑料,热固性聚合物分子链间通过化学键合,形成牢固的三维空间网络结构,在负载下表现出更高的强度、硬度,以及更低的应变。……
登录APP查看全文
