25、3D打印制品抗压强度及梯度参数影响研究

3D打印制品抗压强度及梯度参数影响研究

3D打印PLA部件抗压强度分析

在3D打印领域，了解工艺参数对制品抗压强度的影响至关重要。研究人员通过实验，深入探究了部件构建方向、填充模式和填充密度等参数对熔融沉积建模（FDM）打印的聚乳酸（PLA）部件压缩性能的影响。

工艺参数与抗压强度的关系可以通过图形化表示。从相关图表中可以看出，填充密度为100%的部件比其他填充密度的部件具有更高的抗压强度。这是因为填充密度较低时，光栅之间会出现间隙，且随着填充密度的降低，间隙增大，光栅之间的结合力变弱，从而降低了部件抵抗压缩载荷的能力。例如，填充密度为100%的压缩试样完全致密，光栅相互连接；而填充密度为80%时，光栅之间有微小间隙；填充密度为60%时，间隙更宽。

填充模式也会影响部件的抗压强度。直线模式和同心模式打印的部件抗压强度相同，因为这两种模式下光栅是连续的。然而，希尔伯特曲线模式打印的部件抗压强度略低，这可能是由于该模式中只有短珠，且每几毫米珠子就会90度改变方向，导致挤出机出现抖动和振动，造成材料沉积不均匀和流速变化，最终使抗压强度降低。

部件的构建方向同样对其抗压强度有显著影响。边缘方向打印的试样比平面方向打印的试样具有更高的抗压强度。这是因为边缘方向的层叠方式使各层相互堆叠，且在压缩测试中所有层都垂直于施加的载荷；而平面方向的层平行于压缩载荷，平面方向的压缩试样在压缩载荷下会因层的屈曲而失效，而边缘方向的部件在更高的压缩载荷下会因层间滑动而失效。

以下是不同工艺参数下的一些实验数据示例：
|填充密度|填充模式|构建方向|抗压强度（MPa）|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|100%