3D打印技術(shù)在航天復(fù)合材料制造中的應(yīng)用

3D打印中最廣泛使用的碳纖維形式是短切碳纖維絲,。有多種短切碳纖維混合物可供選擇，其中包括高溫?zé)崴苄运芰献鳛榛�質(zhì)材料,。例如填充有短切碳纖維的PA，PEKK,，PEEK和PEI（ULTEM）細(xì)絲,。

在短切碳纖維長絲中，碳纖維段與熱塑性粒料混合,，然后擠出成適合擠出3D打印的長絲,。因?yàn)樘祭w維是斷裂的，而不是連續(xù)的,，因此它只能在那些很小的碎片所在的位置提供碳纖維的剛度,。

然而，將碳纖維引入熱塑性長絲中可以改善其強(qiáng)度和剛度,，但是也可能具有負(fù)面影響,。一組研究人員發(fā)現(xiàn)，除了所需的強(qiáng)度外,，PEEK-碳纖維復(fù)合材料的孔隙率更高,，印刷層之間的粘合性更差,。另一組發(fā)現(xiàn)用于立體光刻的樹脂短切碳纖維具有相似的結(jié)果，包括增加了脆性,。

這并不意味著切碎的碳纖維長絲（或樹脂）在3D打印中沒有價(jià)值,，特別是因?yàn)橄啾戎�下它要便宜得多�?/font>

高性能連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料3D打印技術(shù)是以連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性高分子材料,，實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)合材料零件直接3D打印,，采用連續(xù)纖維與熱塑性高分子材料為原材料，利用同步復(fù)合浸漬-熔融沉積的3D打印工藝實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料制備與成形的一體化制造,。復(fù)合材料3D打印工藝的主要優(yōu)勢在于成本低,，周期短,，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)建的快速制造。

在航空航天領(lǐng)域,，工程師尋求的纖維體積比率最高為60％左右,。但是，使用其他碳纖維3D打印技術(shù)時(shí),，該比率接近30％至40％,。沒有晶格結(jié)構(gòu)，CFC可以達(dá)到約45％,，在碳纖維重疊的點(diǎn)上,，該比率增加了一倍，即比傳統(tǒng)復(fù)合材料更強(qiáng),。

由于在單一方向上的熱塑性沉積最少 該零件的材料更少但強(qiáng)度更高

在編織碳纖維中,，多層單向纖維交錯(cuò)交錯(cuò)以模擬各向同性，最終以犧牲多余材料為代價(jià)提供全向強(qiáng)度,。但是,，使用CFC時(shí)，僅在必要時(shí)可以增加材料和強(qiáng)度,。首先將碳纖維熱塑性塑料帶加熱到高于塑料的熔融溫度,。然后，輥將膠帶壓在打印的部分上,。熱量,，壓力以及冷卻后的印刷零件的結(jié)合使膠帶可以使零件熔融。