连续碳纤维复合材料构件三维打印工艺及机电系统设计

发布时间：2024-03-09 02:16

　　近年来,碳纤维及其复合材料由于轻质高强、可导电、耐高温、抗疲劳、易加工等一系列优点在多个工业领域得到了广泛的应用。作为一种新型的电工材料,碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Polymer)在风力发电、电动汽车、输电线缆、雷达等方面的需求迅速增长,未来仍具有很强的上升潜力。将三维打印技术应用于碳纤维复合材料可实现复合材料结构件的快速制造,并在复杂结构成型和降低制造成本方面表现出很大的优势。本课题基于熔融沉积成型法(FDM,Fused Deposition Modeling)对碳纤维复合材料的三维打印技术展开了探索研究,为了保证复合材料中纤维/树脂的结合性和成型件的力电性能,对连续CFRP构件混合打印工艺进行了仿真、设计和测试,并研发了三维打印成型的机电系统,实现了复合材料构件的快速打印和性能提升。本文取得的主要成果和创新点如下:(1)研究了碳纤维复合材料的3D打印成型机理和力电特性。通过对纤维/树脂挤出过程中的界面应力和黏附功分析,揭示了碳纤维复合材料的3D打印成型机理。从微观的角度研究了碳纤维复合材料的力学和电学特性,建立了打印参数与拉...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１全球碳纤维需求量变化趋势??

碳纤维的出现是材料史上的一次革命，是目前世界首选的高性能材料，正逐??步征服和取代传统材料，现己广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把??发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。如图１．１是从２００８到２０２０年全球??碳纤维的需求量增变化趋势，从图中可以看出目前全球对于碳....

图１．３宝马ｉ３碳纤维复合材料车身??

ａ－Ｋ＾．?９Ｍ－?１２％??１＿体〇休闲．ｕ＿２．?Ｉ６％??图１．２碳纤维在各个领域的需求量??碳纤维可与树脂、金属、陶瓷等基体复合、做成结构材料。与其他材料相比，??碳纤维增强树脂基复合材料（ＣＦＲＰ，Ｃａｒｂｏｎ?Ｆｉｂｅｒ?Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?Ｐｏｌｙｍｅｒ）突出的特....

图１．２碳纤维在各个领域的需求量??

然而，由坚硬的碳纤维复合材料制造的乘客区却安然无恙。??霉??图１．３宝马ｉ３碳纤维复合材料车身??碳纤维复合芯导线（Ａｌｕｍｉｎｕｍ?Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?Ｃｏｒｅ）是一种新型架空输??２??

图１．５?３Ｄ打印航空级碳纤维复合材料??

美国哈佛大学研制了基于挤出三维打印技术的碳化硅晶须和短切碳纤维增??强环氧树脂“墨水”制备出了复合材料Ｐ１，再通过加热固化将打印出的制件进行??处理加工完成最终构件的制备，如图１．６所示。在此基础上，该团队还研究了最??终成型件的纤维排布方向与喷嘴直径和纤维长径比的关系，通过对喷....

本文编号：3922746