日本開發出連續碳纖維增強熱塑性材料3D壓實打印技術
3D打印制件的機械性能往往低于傳統成型技術制造的產品,這是由于在打印過程中出現大量空隙,且微珠之間的界面剪切強度較低。為了解決這個問題,前人已經提出了一些技術,例如真空條件下的3D打印,3D打印期間的熱處理、后處理退火,以及3D打印過程中的壓實等技術。通過上述技術,3D打印過程中的壓實有可能在不進行后處理的情況下大幅提高3D打印產品的機械性能。盡管壓實輥或壓緊頭已被用于自動鋪帶制造,但是與3D打印應用相關的研究報告還比較少。
針對3D打印過程中缺陷較多的問題,日本大學的研究團隊提出了一種用于3D打印的熱壓輥技術,以減少空隙并提高3D打印產品中微珠之間的粘附力,其設備結構與成形原理如下圖1所示。與傳統的3D打印(3DP)相比,這種3D打印方法被稱為3D壓實打印(3DCP)。該團隊分別通過3DCP和3DP技術制備了單向連續碳纖維增強熱塑性材料(CFRTP)試樣,對其拉伸和彎曲性能進行了研究。隨后對3DP試樣進行熱壓成型后處理,并與3DCP試樣的力學性能進行比較。
試驗結果表明,在3D打印過程中,熱壓處理提高了CFRTP的拉伸和彎曲性能,可以取得與熱壓成型后處理相同的效果。并通過掃描電子顯微鏡和x射線計算機斷層掃描對試樣中的空隙進行觀察,證實了熱壓實降低了空隙含量。結合各項實驗結果綜合表明,3DCP在結構用CFRTP零件制造方面優于傳統熔絲制造技術(FFF)。










































