在過(guò)去的幾年中，用于增材制造的復合材料的開(kāi)發(fā)(fā)進(jìn)展加快了，在桌面和工業(yè)(yè)增材制造方面的研究和創(chuàng )(chuàng)新都在不斷增長(cháng)，其中包括使用復合材料的短切和連續(xù)纖維技術(shù)(shù)，碳纖維或納米管或最常用于玻璃纖維的加強。

3D打印復合材料和三明治結(jié)構(gòu)（輕質(zhì)(zhì)芯被薄面板夾在中間）已成為大學(xué)和國家實(shí)驗室越來(lái)越多的研究主題。但是重點(diǎn)更多地放在研究壓縮破壞，承載能力，延展性，形態(tài)(tài)，拉伸或摩擦性能上。這項研究發(fā)(fā)表在《聚合物測試雜志》上，是由迪肯大學(xué)（澳大利亞）和錫根大學(xué)（德國）的研究人員合作完成的，重點(diǎn)是研究對3D打印復合材料（特別是芯）結(jié)構(gòu)的性能或性能的影響。由加速的熱老化引起。

作者之所以選擇關(guān)(guān)注此點(diǎn)，是因為該領(lǐng)(lǐng)域缺乏調(diào)查研究，而更相關(guān)(guān)的是，因為此類(lèi)3D打印材料/結(jié)構(gòu)將在各種溫度條件下應用，并且了解溫度如何影響其機械性能和分子結(jié)構(gòu)將為未來(lái)提供參考應用和材料開(kāi)發(fā)(fā)。實(shí)際上，根據(jù)SmarTech的2018年報告，使用增材制造的復合材料開(kāi)發(fā)(fā)和應用正在迅速增長(cháng)，到2028年，復合材料市場(chǎng)預計將達到100億美元，包括零件生產(chǎn)(chǎn)，硬件和材料。目前，航空航天和醫(yī)療行業(yè)(yè)的應用是復合材料的主要驅(qū)動(dòng)力，但預計很快將擴展到其他汽車(chē)，建筑，能源和消費品行業(yè)(yè)。

選擇FDM（使用FlashForge Creator Pro）來(lái)制造兩種類(lèi)型的復合結(jié)構(gòu)，即使用具有碳纖維面板的ABS和ASA（丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯）。制造了兩種用于芯的拓撲結(jié)構(gòu)，一種為桁架或三角形，另一種為蜂窩或六角形。為了了解載荷和熱老化對結(jié)構(gòu)的影響，使用壓縮，拉伸和三點(diǎn)彎曲測試來(lái)研究這些部件的機械性能和失效。

圖片由Polymer Testing 91（2020）Journal / Deakin University提供

該研究還暗示了連續(xù)纖維增強如何比短切纖維提供更好的破壞載荷性能，因為初始破壞往往發(fā)(fā)生在孔壁內(nèi)的細絲交叉處：“蜂窩狀細胞具有更好的性能，因為在細胞壁之間存在更多的連續(xù)細絲。熱老化對這些連接也有更大的影響，因為分子的松弛和重組增加了連接的韌性?！睘榱四M熱老化，通過(guò)在氣候試驗箱中使樣品經(jīng)(jīng)受變化的溫度來(lái)“老化”樣品。最高/最低溫度分別為60攝氏度和22攝氏度（低于聚合物的玻璃溫度），采用自動(dòng)化，高精度和高精度的設(shè)備，將溫度變化率控制在1攝氏度/分鐘。

圖片由Polymer Testing 91（2020）Journal / Deakin University提供

魔猴網(wǎng)(wǎng)點(diǎn)評：發(fā)(fā)現(xiàn)使用ASA的蜂窩結(jié)構(gòu)具有更高的抗彎強度，更高的應變載荷特性和整體更高的承載能力（使用ABS或ASA），并且熱老化由于退火（和分子結(jié)構(gòu)）而增加了最大強度。具有結(jié)構(gòu)和材料的標本）。退火似乎加強了層和印刷珠之間的結(jié)合。由熱老化引起的影響在很大程度上也可歸因于老化時(shí)間，而老化溫度沒(méi)有明顯影響。熱老化試樣還具有更好的剛度和破壞載荷性能，彎曲應力比未老化試樣高15％。此外，ASA核心比ABS核心承受更高的應變。

有趣的是，迪肯大學(xué)被認為是美國和世界范圍內(nèi)AM領(lǐng)(lǐng)先的研究和教育機構(gòu)之一。 2017年，該大學(xué)的增材制造教授Ian Gibson獲得了國際自由形式和增材制造卓越獎（FAME），以表彰他一生的成就和對3D打印的貢獻-其中包括與他人合著(zhù)的有影響力的“增材制造技術(shù)(shù)”的銷(xiāo)售超過(guò)30萬(wàn)冊，建立了快速原型期刊和全球快速原型協(xié)(xié)會(huì )聯(lián)(lián)盟。上個(gè)月，該大學(xué)啟動(dòng)了一項針對MELD技術(shù)(shù)的研究和教育計劃，MELD技術(shù)(shù)是一種創(chuàng )(chuàng)新的露天金屬增材制造技術(shù)(shù)，可以建造大小的零件而無(wú)需熔化任何金屬。與美國的MELD Manufacturing Corporation合作，該大學(xué)在其Advanced Metal Manufacture Facility上安裝了MELD機器，并計劃資助進(jìn)一步研究MELD技術(shù)(shù)的材料，效率和應用。

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