Экспериментальное исследование сэндвич-композитов с облицовкой из ткани из углеродного волокна и 3D-печатным сердечником из полиамида, армированного углеродным волокном

Экструзия материала (material extrusion) — широко применяемая аддитивная технология производства, позволяющая формировать цельные или ячеистые изделия путём послойного нанесения расплавленного термопластичного материала по заданным траекториям отложений. Сэндвич-композиты на основе углеродного волокна представляют собой прогрессивные конструкции, оптимальные для применений, требующих высокой прочности и жёсткости при малом весе. В настоящей работе изготовлены сэндвич-композиты, состоящие из сердечника из полиамида, армированного углеродным волокном и 3D-печатного с кубической структурой заполнения при плотности заполнения 50%, и облицовки из ткани из углеродного волокна (CFF); образцы были собраны методом ручной укладки (hand lay-up) и экспериментально исследованы. Результаты показали, что прочность сэндвич-композитов при растяжении, изгибе и ударе возросла соответственно на 64,5%, 24,5% и 69,0% по сравнению с неармированными 3D-печатными образцами при 50% плотности заполнения, и на 24,3%, 18,8% и 56,3% по сравнению с неармированными 3D-печатными образцами при 100% плотности заполнения. Кроме того, наблюдалось снижение водопоглощения и плотности сэндвич-композитов. Аналогичные результаты получены для сэндвич-композитов с одной дополнительной внутренней прослойкой CFF. Работа демонстрирует, что указанная комбинация материалов и производственных процессов может быть успешно применена для изготовления лёгких, влагостойких сэндвич-конструкций на основе углеродного волокна с повышенными механическими характеристиками.