27、熔融沉积成型工艺制备尼龙玻璃纤维材料拉伸性能的实验研究

熔融沉积成型工艺制备尼龙玻璃纤维材料拉伸性能的实验研究

1. 引言

增材制造（AM）是一种高度先进的制造技术。在增材制造领域，基于不同的制造工艺方法，已经引入了多种技术。熔融沉积建模（FDM）是其中一种增材制造技术，由S. Scott Crump先生在20世纪80年代末开发，并于1990年由Stratasys公司设计。FDM是一种基于细丝挤出的工艺，它可以根据CAD模型制造3D零件。

在FDM工艺中，由热塑性材料制成的细丝在步进电机的帮助下被送入液化头。在液化头中，细丝被加热至半液态。然后，这种熔融的细丝材料从喷嘴挤出，在预先设定温度的腔室内的平台上沉积线条/珠粒，以填充零件的每一层。机器控制头在X - Y平面内移动，而平台（底座）则根据所选的层厚在Z方向上移动。FDM涉及多个工艺参数，这些参数对零件的特性和生产效率有显著影响。操作员在对FDM中的STL文件进行预处理时，必须选择合适的工艺参数。

过去有许多关于FDM工艺的研究。例如，研究了FDM工艺变量（填充百分比、填充模式、层厚和挤出温度）对PLA力学性能和尺寸精度的影响，使用了Taguchi方法分析各种参数的影响；研究了FDM工艺变量（构建方向、层厚和进料速度）对PLA力学行为的影响，采用了ANOVA、回归模型和响应面进行参数表征等。

从文献研究中可以看出，热塑性塑料（如ABS、PLA、PEEK、PC、尼龙、PEI和PP）以及增强热塑性复合材料（如碳纤维PLA、碳纤维ABS、连续碳/玻璃/凯夫拉纤维尼龙）是研究中主要涉及的聚合物。此外，诸如光栅和轮廓尺寸、构建方向、层厚和空气间隙等工艺参数在研究中被广泛考虑，而对温度和进料速度的研究相对较少。并且，关于FDM参数对尼龙玻璃纤维材料力学行为影响的研究较少。因