Прилагане на непрекъснато подсилване на въглеродни влакна
Принципът за използване на подсилване на влакната в композитни материали е, че армиращите влакна обикновено са по -устойчиви на износване, по -силни и имат по -добри механични свойства от материала на матрицата. Когато композитите са подложени на увреждане на огъване или срязване, подсилващите се влакна се изваждат от матрицата и абсорбират енергия от приложените товари. В определен диапазон на дължината по-дългите влакна абсорбират повече енергия по време на издърпване, увеличавайки силата на композита. За композити със същото съдържание на обем, по -дългите отделни влакна означават по -малко влакна, намаляване на концентрацията на напрежението и подобряване на общата производителност. В допълнение, непрекъснатите, по -дълги въглеродни влакна осигуряват по -добро смазване, намаляване на триенето и износването и намаляване на образуването на абразивни отломки.
Поради ограниченията на инструмента, сложните компоненти за термопластични (CFRTP) на сложните влакна обикновено се съединяват в множество парчета, което прави ставите най -слабите точки. Качеството на ставите пряко влияе върху силата на умората и експлоатационния живот на компонентите на CFRTP. Общите методи за присъединяване включват механично съединение, циментиране и заваряване. Заваряването, което използва вторичните свойства на топене на термопластичната смола, осигурява по -добра якост на ставите и адаптивност на околната среда, отколкото адхезивно свързване и избягва концентрацията на напрежение от механичните фуги. Заваряването също е по -бързо и по -лесно за автоматизиране.
Лазерното заваряване, безконтактен метод, предлага висока скорост, висока якост, ниско вибрационно напрежение и годност за сложни конструкции, показващи добри перспективи за заваряване на CFRTP. Последните изследвания изследват заваряването на лазерно проникване и технологията за лазерно директно присъединяване. Заваряването с лазерно проникване може да се присъедини към прозрачни смоли, CFRTP, непрозрачни смоли и метални материали. Институтът за материали Нингбо, Китайската академия на науките, използва технологията за директно съединяване на лазерната директна, за да се присъедини към CFRTP с неръждаема стомана и алуминиева сплав и установи, че силата на ставата надвишава тази на матрицата на смолата, въпреки че качеството на ставата се нуждае от подобрение.
Настоящите 3D печатни изследвания върху подсилените от въглеродни влакна термопластични композити се фокусират главно върху къси въглеродни влакна, с ограничени изследвания на непрекъснатите въглеродни влакна и слабата междинна адхезия, което влияе върху ефективността на огъване.
За разлика от традиционната FDM технология, нов дизайн на Printhead използва полилактична киселина (PLA) като термопластична матрица и непрекъснати въглеродни влакна като армировка. Принтерът включва екструдиращ двигател, нагревател, тръба от въглеродни влакна и дюза. По време на печат термопластичният материал се разтопява и въглеродните влакна се сливат с разтопения материал, който се задвижва от екструзионния двигател и се екструдира от дюзата. Този процес дава възможност за 3D отпечатване на непрекъснати подсилени от въглеродни влакна термопластични композити.
