碳纖維在FDM 3D打印中比凱夫拉纖維和玻璃纖維更強

       為了提高尼龍3D打印機長絲的實力,研究人員在都柏林大學進行了增加纖維增強的比較研究。 在研究玻璃中,測試合成聚合物凱夫拉爾和碳纖維的能力,以提高3D打印物體的性能,以此來證明與金屬相比的拉伸能力。

    20170630102729_2262

    三個實驗纖維通過3D打印機公司Markforged的兩個噴嘴Mark One 3D打印機打印。 在這個過程中,尼龍和纖維材料是以交替的方式3D打印,以研究標準的骨條為例。

       20170630102807_7117

   骨棒3D打印在各種材料中。 從左到右:尼龍,碳A,凱夫拉爾B,凱夫拉爾A,玻璃A,玻璃B.

   20170630102844_1972

    Markforged Mark One 3D打印機(左)和插入光纖/尼龍3D打印過程(右)。

    20170630102923_3391

   用于交替纖維層的同心(A)和各向同性(B)圖案,以及骨棒(C)中尼龍/纖維層的結構圖。
 

  在不同濃度的碳,凱夫拉爾和玻璃纖維上進行3D打印后,測試其斷裂點,表征其拉伸(可拉伸)和機械(彎曲)性質。 


      20170630102959_1996

    3D打印纖維斷裂研究。從左到右:玻璃B,玻璃A,凱夫拉爾A,凱夫拉爾B和碳A.插圖(右圖)顯示了應用于骨棒的機械應力的圖。
 

  與純尼龍絲的骨棒樣品相比,拉伸和彎曲強度分別提高了6.3倍和5倍。強的材料復合材料被證明是用碳纖維進行尼龍增強,然后是玻璃,然后是通常用于加強輪胎的凱夫拉爾。所有復合材料也顯示出優于鋁的抗拉強度。
 

  為了改善FDM / FFF絲的性能,石墨烯氧化物已經不同程度地被添加到了ABS,PLA和TPU材料,如在CWRU的研究中。絲材也在醫療應用得到廣泛的復合研究,路易斯安那州董事會已經為一項專注于這種材料的項目授予了15萬美元研發獎勵。
 

  由于FDM / FFF 3D打印機的廣泛使用以及機器使用的材料的相對較低的成本,這種研究已經發展。 Achala de Mel博士在3D打印支架研究方面的討論中,對可擠出材料的了解程度有望開拓3D打印技術的應用,特別是在高價值醫療和汽車行業。
 

  使用增材制造的連續碳,玻璃和凱夫拉纖維增強聚合物復合材料的制造由Andrew N. Dickson,James N.Barry,Kevin A.McDonnell和Denis P. Dowling合作,大學機械和材料工程學院愛爾蘭都柏林學院參與。