3D-печать полимеров и соответствующих композитов на основе FDM: обзор механических свойств, дефектов и методов обработки

Моделирование методом наплавления (FDM) является одним из наиболее быстро развивающихся методов аддитивного производства, применяемых для печати композитов, армированных волокнами (FRC). Эксплуатационные характеристики получаемых печатных изделий ограничены по сравнению с изделиями, изготовленными другими методами, из-за присущих им дефектов. Поэтому в последние годы активизировались исследования, направленные на разработку методов обработки для устранения этих недостатков. Основное внимание в данном обзоре уделено анализу влияния указанных дефектов на механические характеристики FRC, а также обсуждению доступных методов обработки, позволяющих устранить или минимизировать их и повысить функциональные свойства печатных изделий. Поскольку FRC состоят из полимерного матричного материала и непрерывных или коротких армирующих волокон, в обзоре подробно рассматриваются как термопластичные полимеры, так и FRC, изготовленные с использованием технологии FDM, включая влияние таких параметров печати, как толщина слоя, схема заполнения, угол укладки и ориентация волокон. Анализируются наиболее распространённые дефекты печатных изделий, в частности образование пустот, шероховатость поверхности и слабое сцепление между волокном и матрицей. В обзоре также всесторонне обсуждается эффективность химической, лазерной, термической и ультразвуковой обработки для минимизации этих недостатков.