供稿人:朱思尧、王玲 发布日期：2018-09-19
近期，荷兰特温特大学的J.Justo等人使用添加剂层制造（ALM）工艺，使用Markforged 制造的MarkOne®3D打印机制造长纤维增强复合材料部件，如 图1（a），该系统可以独立打印两种材料，因此，它有两台挤出机和两台注射器，见图1（b）。其中一个注射器用于打印尼龙（如传统的3D塑料打印机可以这样做），另一个用于打印纤维增强热塑性塑料。
图1（a）3D打印机的总体视图，（b）两台打印机喷油器的详图
在ALM中，复合材料的连续长丝（包括一束纤维）由打印机在高温下通过普通工具注入，在材料冷却时形成部件。使用的复合长丝由PA（Nylon TM）基质和碳或玻璃纤维增强材料组成。预浸渍的尼龙基碳纤维材料的碳纤维含量（重量）约为40%，预浸渍的尼龙基玻璃纤维材料的玻璃纤维含量约为50%，浸渍纤维与去树脂后的纤维如图2。为保证成型效果，喷头路径采用回形循环。
图2（a）煅烧前和（b）煅烧后的玻璃纤维和碳纤维细丝
将打印出用于拉伸、压缩力学试验的标准样件，并进行性能测试，结果表明，所获得的ALM复合材料的机械性能尚未与传统方法（预浸料）所获得的性能相媲美。这一事实可以用ALM试样中存在的高孔隙率以及低纤维体积来解释。尽管如此，与非增强尼龙部件相比，机械性能改善显着。作者提出了使用不同的树脂（具有比尼龙更好的性能）作为基体，生产纤维含量更高的长丝，在长丝沉积后将其压实，以减少孔隙含量，实现FDM复合材料机械性能的改善。