增材制造工艺参数对PLA／AF复合材料层间剪切强度影响

邹爱玲 ，单忠德 ，陈意伟 ，战丽 ，王绍宗 ，刘晓军 ，宋亚星

(1.机械科学研究总院先进成形技术与装备国家重点实验室,北京 100044；2.北京机科国创轻量化科学研究院有限公司,北京 100083； 3.南京航空航天大学,南京 210016)

随着先进成形技术的发展,连续纤维增强复合材料成形技术不断朝着高效率、低成本、低能耗、自动化等方向发展,改变了传统工艺过程复杂、周期长、人工干预多等问题。芳纶纤维(AF)复合材料已经在航空航天、国防军工等领域广泛应用[1–3],但因其加工成形难、易出现抽丝和拉毛等问题,以至于尺寸精度、材料性能难以精确控制[4–6]的现象日益凸显。近几年,很多国内外学者开展了连续纤维增强复合材料增材制造技术方面的研究[7],较多采用将纤维原丝引入熔融沉积成形(FDM)工艺中,进行在线复合并打印成形,如M. Heidari–Rarani等[8]采用FDM工艺,成形碳纤维增强PLA复合材料,对比纯PLA,复合材料的拉伸性能与弯曲性能得到显著提升。Dou Hao等[9]采用FDM工艺,对碳纤维增强PLA线材进行浸渍打印,研究了复合材料的拉伸强度与拉伸弹性模量。刘腾飞等[10–12]基于FDM工艺,研究了碳纤维增强PLA复合材料的力学性能。刘良强等[13–14]采用FDM工艺,研究了不同参数下AF增强PLA复合材料的拉伸及压缩性能。上述研究采用纤维与树脂原位浸渍方式成形复合材料,其力学性能及浸渍效果受打印工艺参数的影响比较明显。单忠德等[15–17]提出了连续纤维增材制造成形技术,主要通过调控纤维与树脂的配比制备预复合丝材,采用连续纤维增材制造成形设备将复合丝材进行加热熔融成形制备复合材料构件,该方法可成形碳纤维、AF等高性能纤维增强热塑性树脂基复合材料,实现由原料(纤维原丝与树脂颗粒)到复合材料的直接成形。……