增材制造技術(shù)是一項(xiàng)綜合了數(shù)字建模、機(jī)電控制、材料科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的新興技術(shù),其發(fā)展迅猛,被榮稱為“具有第三次工業(yè)革命重要標(biāo)志意義”的制造技術(shù),西方發(fā)達(dá)國(guó)家將其列為戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前,增材制造技術(shù)依托諸多學(xué)科的頂尖技術(shù),在航空航天、汽車家電、生物醫(yī)藥、食品加工等領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用。
增材制造技術(shù)發(fā)展至今,按照其成型機(jī)理可分為熔融沉積成型、立體光固化成型、分層粘結(jié)成型、粉末成型和激光燒結(jié)成型五種,其中熔融沉積成型應(yīng)用最廣。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造技術(shù)是基于增材制造原理將纖維與樹脂合成到一起,并在路徑控制下移動(dòng)噴頭形成產(chǎn)品,是增材制造技術(shù)中的一個(gè)重要分支。利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造技術(shù)打印出的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)品,不僅具備高強(qiáng)度、高剛度、質(zhì)量輕等特點(diǎn),而且還可以控制纖維的分布方向,從而控制產(chǎn)品的性能。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造技術(shù)無論是在民用還是軍事上都具有重大的意義。例如,利用碳纖維復(fù)合材料制作汽車零部件,提升汽車性能并降低油耗;碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品涵蓋航天光學(xué)遙感器的各個(gè)部位,如相機(jī)鏡筒、相機(jī)支架、遮光罩、桁架等。
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造技術(shù)起源于1998年,Richard Chartoff等利用分層實(shí)體制造工藝處理平板材料的優(yōu)勢(shì),將玻璃纖維與環(huán)氧樹脂制成連續(xù)纖維預(yù)浸布,并通過高溫碾壓輥使纖維預(yù)浸布逐層粘結(jié),然后通過激光切割得到每層輪廓,整體成型后再經(jīng)高溫固化后處理,最終制成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,基于分層粘結(jié)成型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造工藝如。使用分層粘結(jié)成型工藝制得的復(fù)合材料在層間和纖維與基體間界面結(jié)合良好,并且由于進(jìn)行高溫固化后處理,層間結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)一步提高,將復(fù)合材料的空隙率降低至5%。
由此工藝制成的樣件拉伸強(qiáng)度達(dá)713?7MPa,彎曲強(qiáng)度達(dá)1190?1MPa,接近于傳統(tǒng)復(fù)合材料加工工藝所能達(dá)到的強(qiáng)度。
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