Penggunaan tetulang serat karbon berterusan
Prinsip menggunakan tetulang serat dalam bahan komposit adalah bahawa serat pengukuhan umumnya lebih tahan, lebih kuat, dan mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik daripada bahan matriks. Apabila komposit tertakluk kepada lenturan atau kerosakan ricih, serat pengukuhan ditarik keluar dari matriks dan menyerap tenaga dari beban yang digunakan. Dalam julat panjang tertentu, serat yang lebih panjang menyerap lebih banyak tenaga semasa tarik keluar, meningkatkan kekuatan komposit. Untuk komposit dengan kandungan kelantangan yang sama, serat individu yang lebih panjang bermakna gentian yang lebih sedikit, mengurangkan kepekatan tekanan dan meningkatkan prestasi keseluruhan. Di samping itu, gentian karbon yang berterusan, lebih lama memberikan pelinciran yang lebih baik, mengurangkan geseran dan memakai, dan mengurangkan pembentukan serpihan kasar.
Oleh kerana batasan perkakas, komponen termoplastik bertetulang serat karbon kompleks (CFRTP) biasanya disambungkan dalam pelbagai bahagian, menjadikan sendi titik paling lemah. Kualiti sendi secara langsung mempengaruhi kekuatan keletihan dan hayat perkhidmatan komponen CFRTP. Kaedah penyertaan biasa termasuk bergabung dengan mekanikal, pengukuhan, dan kimpalan. Kimpalan, yang menggunakan sifat lebur sekunder resin termoplastik, memberikan kekuatan bersama yang lebih baik dan kebolehsuaian alam sekitar daripada ikatan pelekat, dan mengelakkan kepekatan tekanan dari sendi mekanikal. Kimpalan juga lebih cepat dan lebih mudah untuk mengautomasikan.
Kimpalan laser, kaedah bukan hubungan, menawarkan kelajuan tinggi, kekuatan tinggi, tekanan getaran yang rendah, dan kesesuaian untuk struktur kompleks, menunjukkan prospek yang baik untuk kimpalan CFRTP. Penyelidikan baru -baru ini telah meneroka kimpalan penembusan laser dan laser langsung menyertai teknologi. Kimpalan penembusan laser boleh menyertai resin telus, CFRTP, resin legam dan bahan logam. Institut Bahan Ningbo, Akademi Sains Cina, menggunakan teknologi laser langsung untuk menyertai CFRTP dengan keluli tahan karat dan aloi aluminium, dan mendapati bahawa kekuatan bersama melebihi matriks resin, walaupun kualiti bersama memerlukan peningkatan.
Penyelidikan percetakan 3D semasa mengenai komposit termoplastik bertetulang serat karbon terutamanya memberi tumpuan kepada gentian karbon pendek, dengan penyelidikan terhad mengenai gentian karbon yang berterusan dan lekatan interlayer yang lemah, yang mempengaruhi prestasi lenturan.
Tidak seperti teknologi FDM tradisional, reka bentuk printhead baru menggunakan asid polylactic (PLA) sebagai matriks termoplastik dan gentian karbon berterusan sebagai tetulang. Ketua cetak termasuk motor penyemperitan, blok pemanas, tiub serat karbon dan muncung. Semasa percetakan, bahan termoplastik cair dan serat karbon berserabut dengan bahan cair, yang digerakkan oleh motor penyemperitan dan diekstrusi dari muncung. Proses ini membolehkan percetakan 3D komposit termoplastik bertetulang serat karbon berterusan.
