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）是增材制造技术之一，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是一种基于长丝挤出的工艺，它可以根据CAD模型制造3D零件。

在FDM过程中，热塑性材料制成的长丝在步进电机的帮助下被送入液化头。在液化头中，长丝被熔化成半液态。然后，这种熔化的长丝材料从喷嘴挤出，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平面移动，而平台（底座）根据选定的层厚在Z方向移动。FDM涉及多个工艺参数，这些参数对零件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工艺参数。

此前有众多研究探讨了FDM工艺参数对不同材料性能的影响：
- 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，采用田口方法分析各种参数的影响。
- 研究了FDM工艺变量（构建方向、层厚和进给速度）对PLA力学行为的影响，使用ANOVA、回归模型和响应面进行参数表征。
- 分析了工艺变量对3D连续纤维增强热塑性复合材料（CFRTPCs）力学性能的影响，考虑的工艺参数包括构建方向、层厚和纤维体积含量，通过FDM制造连续碳、玻璃和凯夫拉纤维增强尼龙复合试样，并观察断裂表面的SEM图像以确定失效模式和原因。

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）和增强热塑性复合材料（如碳纤