3D-печать композита из акрилонитрил-бутадиен-стирола и непрерывного стекловолокна методом послойного наплавления: область рабочих параметров и основные механизмы

Цель: Хотя несколько исследователей предложили методы FDM 3D-печати композитов с непрерывным волокном, такие проблемы, как малая скорость печати и неточная ориентация волокон, указывают на необходимость всестороннего изучения явлений, происходящих в процессе. В настоящем исследовании поставлена цель выявить влияние параметров печати, включая скорость печати, диаметр сопла и высоту слоя, на целостность и качество 3D-печатных композитов ABS/E-glass. Методика: В первом шаге проведена визуальная инспекция однослойных 3D-печатных образцов для получения общего представления о влиянии каждого параметра. Затем поведение волокон при варьировании параметров печати было оценено более точно с помощью теста сожжения (burn-off). Наконец, наблюдения были подтверждены механическими испытаниями и микроскопической оценкой. Результаты: Результаты показали разрушительное влияние увеличения скорости печати и уменьшения высоты слоя на пропитку матрица/волокно, приводящее к повреждению волокон и короблению. Более того, механические и микроскопические анализы показали, что ориентация и внедрение волокон могут быть эффективно контролированы подбором подходящих параметров печати, что позволило повысить модуль упругости при растяжении 3D-печатных композитов до 26,4% за счёт выравнивания волокон при правильных настройках печати. Научная новизна/значение: Полученные результаты дают пользователям практические подходы для повышения качества 3D-печатных деталей и могут быть использованы для дальнейших исследований механических свойств деталей и эффективности процесса.