CN113211786A - 一种3d打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种3d打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113211786A
CN113211786A CN202110526735.8A CN202110526735A CN113211786A CN 113211786 A CN113211786 A CN 113211786A CN 202110526735 A CN202110526735 A CN 202110526735A CN 113211786 A CN113211786 A CN 113211786A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
bionic
printing
continuous carbon
carbon fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110526735.8A
Other languages
English (en)
Inventor
赵骞
林兆华
梁云虹
韩志武
刘畅
庹智伟
任雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202110526735.8A priority Critical patent/CN113211786A/zh
Publication of CN113211786A publication Critical patent/CN113211786A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/314—Preparation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/10—Pre-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2355/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers, obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in groups C08J2323/00 - C08J2353/00
    • C08J2355/02—Acrylonitrile-Butadiene-Styrene [ABS] polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

本发明公开了一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，以具有高力学强度特征的虾蛄螯部分层螺旋结构为仿生设计基础，以连续型碳纤维和ABS热塑性树脂分别为增强相和基体，通过自主搭建的3D打印平台，实现连续型碳纤维与ABS树脂的一体化、高精度成型分层螺旋结构；本发明突破传统材料改性思路，所制备的3D打印仿生复合材料实现了虾蛄螯部力学特征的仿生高效再现，具有抗拉强度和冲击韧性高、制备成本低、制备方法简便高效、成型精度高、适用范围广的特点，为设计和制备兼顾高精度及高强度的碳纤维增强树脂基复合材料提供了行之有效的新思路。

Description

一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备 方法
技术领域
本发明涉及工程材料技术领域，尤其涉及一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法。
背景技术
碳纤维增强热塑性树脂基复合材料兼顾碳纤维的高抗拉强度与疲劳强度以及热塑性树脂的可回收性，现已广泛应用于工程材料领域，力学性能是碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的重要应用基础，在碳纤维诸多类型中，与短切碳纤维相比，连续型碳纤维具有可通过简易有效的排布形式提高复合材料整体强度的特点，在诸多热塑性树脂材料中，ABS树脂具有较高的耐腐蚀、耐磨、耐冲击性能，因此，连续型碳纤维增强ABS树脂复合材料凭借良好的力学特性广泛应用于汽车、航空航天等领域。
在连续型碳纤维增强热塑性树脂复合材料的众多成型技术中，传统的模具成型法成型精度较低，制备过程较为繁琐，且连续型碳纤维在复合材料中较低的定位精度降低其力学强度，限制其广泛应用，在诸多制备技术中，3D打印技术具有成型精度高，制备方法简便的优势，通过熔融沉积式3D打印技术可有效实现ABS树脂的制备成型；结合连续型碳纤维自身尺寸特点，通过3D打印技术一次性成型连续型碳纤维增强ABS树脂复合材料可有效提高制备效率与应用范围，正逐渐成为工程材料研究的热点，然而，3D打印技术本身力学强度较低的局限性成为该型复合材料应用的难点。
自然界中的虾蛄通过螯部捕食，其螯部具有高力学强度特点，虾蛄螯部的高力学特性得益于其分层螺旋结构，通过仿生设计学思想，基于3D打印的技术优势可将虾姑螯部结构特征应用于3D打印连续型碳纤维增强ABS树脂基复合材料中，解决其力学强度不足的局限性。
面对3D打印的技术优势，如何提高3D打印连续型碳纤维增强ABS树脂基复合材料的力学强度成为亟待突破的关键问题，国内外研究学者多集中于研究材料改性、碳纤维表面处理等方法，虽然上述方法取得一定成效，但制备成本较高，增强效果有限，因此，亟需一种成本低、简便高效的方法提升3D打印连续型碳纤维增强ABS树脂基复合材料的力学强度。
发明内容
本发明提供一种从仿生设计学角度出发，以具有高力学强度特征的虾蛄螯部分层螺旋结构为仿生设计基础，以连续型碳纤维和ABS树脂分别为增强相和基体，通过自主搭建的3D打印平台，实现连续型碳纤维与ABS树脂的一体化、高精度成型分层螺旋结构特征的3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法。
本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤一：原材料组成
A：规格型号为1K的连续型碳纤维为增强相；
B：以适用于熔融沉积式3D打印的ABS热塑性树脂卷材为基体；
C：连续型碳纤维在复合材料中的质量分数范围为5wt.％～15wt.％；
步骤二：设备调试
A：连续型碳纤维在体积比为3:1的H2SO4/HNO3混合液中超声处理3小时；
B：ABS树脂在30℃条件下烘干处理24小时；
C：基于自主搭建的3D打印机，将ABS树脂经喷头打印至加热平台，之后将连续型碳纤维放入挤料机构、使其随熔融状态的ABS树脂一同经喷头打印至加热平台；
步骤三：3D打印仿生复合材料
A：基于虾蛄螯部分层螺旋结构分析；
B：设定仿生复合材料的层数，其中包括各层填充率、各层打印速率、相邻两层间夹角、各层打印温度、各层冷却速率、加热平台温度及相关参数，完成不同尺寸参数的仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料3D打印制备。
进一步的，所述仿生复合材料的分层螺旋结构层数范围为10～20层。
进一步的，所述仿生复合材料每层填充率范围为60％～70％。
进一步的，所述仿生复合材料每层打印速率范围为10mm/min～20mm/min。
进一步的，所述仿生复合材料相邻两层间夹角范围为0°～90°。
进一步的，所述仿生复合材料打印温度范围为200℃～230℃。
进一步的，所述仿生复合材料每层所用冷风机功率范围为0％～100％。
进一步的，所述仿生复合材料的加热平台温度范围为50℃～70℃。
进一步的，所述仿生复合材料各层打印参数随层厚增加形成变化；
基于自主编写的3D打印程序控制打印机喷头行走路径，通过不同温度下ABS树脂不同的粘度及流动性以实现ABS树脂与连续型碳纤维同时由喷头连续挤出。
在上述技术方案中，本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，具有以下有益效果：
1、本发明以具有高力学强度特点的虾蛄螯部为生物模本，基于其分层螺旋结构进行仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的结构设计，突破材料改性等传统方法对力学强度提升效果的有限性，单纯以结构设计实现仿生复合材料力学强度最大化；
2、本发明以自主搭建的熔融沉积式3D打印平台为制备基础，通过有效控制仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料各层间的打印参数，实现连续型碳纤维与ABS热塑性树脂的一体化高精度成型，在保留3D打印技术优势的同时，基于自主编写的打印程序再现虾蛄螯部的分层螺旋结构，高效提升3D打印样品的力学强度；
3、本发明所涉及的制备方法可通过改变层数、各层填充率、各层打印速率、相邻两层间夹角、各层打印温度、各层冷却速率、加热平台温度等参数，调控仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的分层螺旋结构特点，制备一系列具有不同力学强度范围的仿生复合材料，具有制备方法简单高效，适用范围广，力学强度增益明显且可调控的特点，为设计和制备兼顾高精度及高强度的碳纤维增强树脂基复合材料提供了行之有效的新思路。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法中连续型碳纤维与ABS树脂一体打印原理图；
图2为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法中虾蛄螯部微观结构图；
图3为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法中仿生分层螺旋结构设计图；
图4为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法的实物图(仿生复合材料)；
图5为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法的实物图(碳纤维同向排布复合材料)；
图6为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法的实物图(纯ABS)；
图7为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法的碳纤维分布图；
图8为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法中抗拉强度分析图；
图9为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法中冲击韧性分析图；
图10为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法中拉伸断口结构图；
图11为本发明提供的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法中冲击断口结构图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1～图11所示；
本发明的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，制备步骤如下：
步骤一：原材料组成
A：规格型号为1K的连续型碳纤维为增强相；
B：以适用于熔融沉积式3D打印的ABS热塑性树脂卷材为基体；
C：连续型碳纤维在复合材料中的质量分数范围为5wt.％～15wt.％；
步骤二：设备调试
A：连续型碳纤维在体积比为3:1的H2SO4/HNO3混合液中超声处理3小时，以提高其界面润湿性；
B：ABS树脂在30℃条件下烘干处理24小时；
C：基于自主搭建的3D打印机，将ABS树脂经喷头打印至加热平台，之后将连续型碳纤维放入挤料机构、使其随熔融状态的ABS树脂一同经喷头打印至加热平台；
步骤三：3D打印仿生复合材料
A：基于虾蛄螯部分层螺旋结构分析；
B：设定仿生复合材料的层数，其中包括各层填充率、各层打印速率、相邻两层间夹角、各层打印温度、各层冷却速率、加热平台温度及相关参数，完成不同尺寸参数的仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料3D打印制备。
仿生复合材料的分层螺旋结构层数范围为10～20层。
仿生复合材料每层填充率范围为60％～70％。
仿生复合材料每层打印速率范围为10mm/min～20mm/min。
仿生复合材料相邻两层间夹角范围为0°～90°。
仿生复合材料打印温度范围为200℃～230℃。
仿生复合材料每层所用冷风机功率范围为0％～100％。
仿生复合材料的加热平台温度范围为50℃～70℃。
仿生复合材料各层打印参数随层厚增加形成变化；
基于自主编写的3D打印程序控制打印机喷头行走路径，通过不同温度下ABS树脂不同的粘度及流动性以实现ABS树脂与连续型碳纤维同时由喷头连续挤出，并实现各层间的高结合强度。
实施例1：
通过分析虾蛄螯部微观结构建立仿生分层螺旋结构。
请参阅图1、图2和图3，本发明采用自主搭建的熔融沉积式3D打印机，通过加热喷头达到ABS树脂的熔融点使其具备流动性，在进料齿轮的辅助下，ABS树脂在被挤出过程中包裹连续型碳纤维并带动其落置在加热平台上(如图1所示)；虾蛄螯部由多层矿化纤维薄层结构组成；各个薄层结构间按一定角度堆积，形成分层螺旋结构(如图2所示)；该结构是虾蛄螯部高力学特性的基础。根据虾蛄螯部微观结构特点，并结合3D打印技术与应用特点，构建了如图3所示的仿生分层螺旋结构模型，该模型共分10层，相邻两层间夹角为5°，用以指导仿生复合材料结构设计。其中，仿生结构模型参数具备可调性，能满足不同应用背景需求。
实施例2：
通过3D打印制备仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料并测试其力学强度。
请参阅图4至图11，基于图4所建立的仿生分层螺旋结构，通过3D打印机成功制备了仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料，如图4-6所示。通过如图7所示的微观结构分析可知，连续型碳纤维完全按照所设计的分层螺旋形式排布，证明了3D打印法及仿生结构设计的可行性。结合如图8、图9所示的碳纤维同向排布结构样品与纯ABS树脂样品的应力-应变及冲击韧性数据分析可知，仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料具有最高的抗拉强度与冲击韧性，证明了本发明所涉及制备方法的可行性。如图10、图11所示的拉伸断口及冲击断口结果表明，连续型碳纤维以纤维断裂和纤维拔出的形式化解外界载荷，增强仿生复合材料力学强度，证明仿生分层螺旋结构有效性与适用性。
本发明从仿生设计学角度出发，基于虾蛄螯部分层螺旋结构特征，运用自主搭建的3D打印机实现连续型碳纤维增强ABS树脂复合材料的一体化、高精度成型，并高效再现虾蛄螯部的高抗拉强度和高冲击韧性结构特征，本发明不改变碳纤维及树脂基体的材料特性，通过仿生结构优化的方法提升连续型碳纤维增强树脂基复合材料的力学强度，具有制备方法简便高效、适用范围广的优点，本发明所涉及的制备方法为纤维增强树脂基复合材料力学性能的提升提供了有效的新思路和新方法。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (9)

1.一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
步骤一：原材料组成
A：规格型号为1K的连续型碳纤维为增强相；
B：以适用于熔融沉积式3D打印的ABS热塑性树脂卷材为基体；
C：连续型碳纤维在复合材料中的质量分数范围为5wt.％～15wt.％；
步骤二：设备调试
A：连续型碳纤维在体积比为3:1的H2SO4/HNO3混合液中超声处理3小时；
B：ABS树脂在30℃条件下烘干处理24小时；
C：基于自主搭建的3D打印机，将ABS树脂经喷头打印至加热平台，之后将连续型碳纤维放入挤料机构、使其随熔融状态的ABS树脂一同经喷头打印至加热平台；
步骤三：3D打印仿生复合材料
A：基于虾蛄螯部分层螺旋结构分析；
B：设定仿生复合材料的层数，其中包括各层填充率、各层打印速率、相邻两层间夹角、各层打印温度、各层冷却速率、加热平台温度及相关参数，完成不同尺寸参数的仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料3D打印制备。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料的分层螺旋结构层数范围为10～20层。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料每层填充率范围为60％～70％。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料每层打印速率范围为10mm/min～20mm/min。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料相邻两层间夹角范围为0°～90°。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料打印温度范围为200℃～230℃。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料每层所用冷风机功率范围为0％～100％。
8.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料的加热平台温度范围为50℃～70℃。
9.根据权利要求1所述的一种3D打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：
所述仿生复合材料各层打印参数随层厚增加形成变化；
基于自主编写的3D打印程序控制打印机喷头行走路径，通过不同温度下ABS树脂不同的粘度及流动性以实现ABS树脂与连续型碳纤维同时由喷头连续挤出。
CN202110526735.8A 2021-05-14 2021-05-14 一种3d打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法 Pending CN113211786A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110526735.8A CN113211786A (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种3d打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110526735.8A CN113211786A (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种3d打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113211786A true CN113211786A (zh) 2021-08-06

Family

ID=77095775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110526735.8A Pending CN113211786A (zh) 2021-05-14 2021-05-14 一种3d打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113211786A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114413744A (zh) * 2022-03-07 2022-04-29 西安交通大学 基于拉胀结构的3d打印复合材料柔性应变传感器及其制备方法
CN115076276A (zh) * 2022-06-16 2022-09-20 吉林大学 基于3d打印成型的仿生抗冲击防护结构及其制备方法
CN115449215A (zh) * 2022-06-10 2022-12-09 苏州复丝络科新材料有限公司 一种3d打印线材及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150183159A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Chad E. Duty Large scale room temperature polymer advanced manufacturing
CN106738891A (zh) * 2017-03-01 2017-05-31 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种层间增强的连续纤维复合材料增材制造方法
CN106751626A (zh) * 2017-01-13 2017-05-31 东北林业大学 熔融沉积成型用麦秸粉复合线材及其制备方法和3d打印方法
CN109016493A (zh) * 2018-08-22 2018-12-18 大连理工大学 一种压力调控的连续纤维复合材料fdm 3d打印方法
CN111055494A (zh) * 2019-12-04 2020-04-24 北京理工大学 一种连续纤维增强复合材料3d打印机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150183159A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Chad E. Duty Large scale room temperature polymer advanced manufacturing
CN106751626A (zh) * 2017-01-13 2017-05-31 东北林业大学 熔融沉积成型用麦秸粉复合线材及其制备方法和3d打印方法
CN106738891A (zh) * 2017-03-01 2017-05-31 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种层间增强的连续纤维复合材料增材制造方法
CN109016493A (zh) * 2018-08-22 2018-12-18 大连理工大学 一种压力调控的连续纤维复合材料fdm 3d打印方法
CN111055494A (zh) * 2019-12-04 2020-04-24 北京理工大学 一种连续纤维增强复合材料3d打印机

Non-Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUNCHENG YANG, XIAOYONG TIAN, TENGFEI LIU, YI CAO AND DICHEN LI: "3D printing for continuous fiber reinforced", 《RAPID PROTOTYPING JOURNAL》 *
GAIXIA ZHANG, SHUHUI SUN, DEQUAN YANG, JEAN-POL DODELET, EDWARD: "The surface analytical characterization of carbon fibers", 《CARBON》 *
YANG YANG: "Biomimetic Anisotropic Reinforcement Architectures by", 《ADVANCED MATERIALS》 *
余振新: "《3D打印技术培训教程》", 8 November 2016 *
刘保英, 王孝军, 杨杰, 丁涛: "碳纤维表面改性研究进展", 《化学研究》 *
叶璇, 涂华锦: "3D打印用ABS研究进展", 《中国塑料》 *
宋凤莲: "《3D打印技术实训教程》", 31 January 2019, 武汉大学出版社 *
张靓, 赵宁, 徐坚: "仿生材料3D打印", 《中国材料进展》 *
朱美芳等: "《纤维复合材料 中国战略性新兴产业 新材料》", 31 December 2017, 中国铁道出版社 *
杨熊炎: "《应用型人才培养系列"十三五"规划教材 Rhino产品数字化设计与3D打印实践》", 31 October 2017 *
赖周艺: "《3D打印项目教程》", 28 February 2015, 重庆大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114413744A (zh) * 2022-03-07 2022-04-29 西安交通大学 基于拉胀结构的3d打印复合材料柔性应变传感器及其制备方法
CN115449215A (zh) * 2022-06-10 2022-12-09 苏州复丝络科新材料有限公司 一种3d打印线材及其制备方法和应用
CN115449215B (zh) * 2022-06-10 2024-01-02 苏州复丝络科新材料有限公司 一种3d打印线材及其制备方法和应用
CN115076276A (zh) * 2022-06-16 2022-09-20 吉林大学 基于3d打印成型的仿生抗冲击防护结构及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113211786A (zh) 一种3d打印仿生连续型碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法
Parandoush et al. A review on additive manufacturing of polymer-fiber composites
Papathanasiou et al. Flow-induced alignment in composite materials
Frketic et al. Automated manufacturing and processing of fiber-reinforced polymer (FRP) composites: An additive review of contemporary and modern techniques for advanced materials manufacturing
Valvez et al. 3D printed continuous carbon fiber reinforced PLA composites: A short review
CN106927847B (zh) 一种基于3d打印技术的纤维增强陶瓷基复合材料成形方法及装置
Li et al. Additively manufactured fiber-reinforced composites: A review of mechanical behavior and opportunities
EP3170587B1 (en) Fibre-reinforced metal component for an aircraft or spacecraft and production methods for fibre-reinforced metal components
WO2018157841A1 (zh) 一种层间增强的连续纤维复合材料增材制造方法
Vinoth Babu et al. Influence of slicing parameters on surface quality and mechanical properties of 3D-printed CF/PLA composites fabricated by FDM technique
Zhao et al. An overview of research on FDM 3D printing process of continuous fiber reinforced composites
CN104149339A (zh) 一种连续长纤维增强复合材料3d打印机及其打印方法
CN108372658A (zh) 连续纤维增强复合材料及零件的选区熔化成形方法及设备
JP2013221114A (ja) 炭素繊維複合樹脂材料からなる樹脂シート、ならびに樹脂成形品およびその製造方法
CN109318509A (zh) 一种非连续大线长纤维增强热塑性复合材料模压预制体及其制备方法
Ramezani Dana et al. Tensile behavior of additively manufactured carbon fiber reinforced polyamide-6 composites
Shen et al. Study on 3D printing process of continuous carbon fiber reinforced shape memory polymer composites
Gupta et al. Applications and challenges of carbon-fibres reinforced composites: a Review
CN109112442A (zh) 一种多尺度增强低/负热膨胀镁基复合材料及其制备方法
CN209365410U (zh) 一种非连续大线长纤维增强热塑性复合材料模压预制体及制备的汽车零部件
CN114506099B (zh) 一种碳纤维增强复合齿轮生产系统及工艺
CN106702375B (zh) 一种激光-感应复合熔化沉积纤维增强金属基复合材料的装置
CN115008738A (zh) 一种提高3d打印纤维增强树脂基复合材料层间性能的方法
CN105538538B (zh) 一种长纤维束熔融浸渍系统
US20220332038A1 (en) Additive manufacturing of composites with short-fiber reinforcement

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210806

RJ01 Rejection of invention patent application after publication