Heißpressen Nachbearbeitung

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Obwohl das klassische Fused Deposition Molding Verfahren (FDM) inhärente Vorteile bei der Herstellung komplexer Strukturbauteile hat, haben die mit dieser Technologie hergestellten Bauteile immer noch Probleme mit unzureichender Festigkeit und geringer Hitzebeständigkeit.

Um die Festigkeit des Produkts zu erhöhen, ist die Verwendung von leichten, hochfesten faserverstärkten Materialien eine sehr effektive Methode. Einige Forscher haben geschnittene Fasern in Harzmaterialien gemischt und faserverstärkte Drähte für FDM verarbeitet. Obwohl das typische FDM-Verfahren, das von solchen geschnittenen faserverstärkten Drähten übernommen wird, den Vorteil hat, komplexe geomorphe Bauteile zu bilden, ist seine Verbesserung der Festigkeit des Produkts nicht sehr offensichtlich und kann die von uns erwarteten hohen Festigkeitsanforderungen nicht erfüllen . Im Vergleich zu schnittfaserverstärkten Materialien können endlosfaserverstärkte Materialien die Festigkeit des Produkts stark erhöhen, aber aufgrund der kontinuierlichen Begrenzung der Faser fehlt dem Formverfahren die Fähigkeit, komplexe Strukturteile zu formen.

Um das oben genannte Problem des endlosfaserverstärkten Formpressens zu lösen, haben sich die Forscher MY und YK vom japanischen Gymnasium auf die Entwicklung und Herstellung eines neuartigen Extrusionsdüsentyps spezialisiert (Abbildung 1).

Im Gegensatz zu herkömmlichen kontinuierlichen faserverstärkten Geräten verwendet die Düse zwei Zuführungsvorrichtungen, um die Zufuhr von kohlenstofffaserverstärktem thermoplastischen Endlosdraht und zusätzlichem Harzdraht zu steuern. Der von ihnen verwendete endlosfaserverstärkte thermoplastische Draht ist ein Draht aus PA6-umwickelter Kohlefaser mit einem Durchmesser von 0.3 mm, wobei der Kohlefaservolumengehalt Vf auf 50 % eingestellt ist und das zusätzliche Harzmaterial Nylon 645 ist Der durch die Düse gedruckte Schichtquerschnitt ist in Abb. 2 gezeigt. Der untere Teil der Einzelschicht ist ein endlosfaserverstärktes thermoplastisches Material und der obere Teil ist ein zusätzliches Harzmaterial. Wie aus der Figur ersichtlich, kann das zusätzliche Harzmaterial die Faserverstärkung kompensieren. Die Rinne des Materials reduziert die Bildung von Hohlräumen beim Drucken.

Darüber hinaus haben MY und YK mit den von ihnen entwickelten Geräten Zugproben vorbereitet und mechanischen Zugversuchen unterzogen. Die Testergebnisse zeigten, dass der Elastizitätsmodul E der Proben 53 Gpa, das Poisson-Verhältnis 0.39 und die Zugfestigkeit σb 701 MPa erreichte.

Nach den Beobachtungen von MY und YK spekulierten sie, dass das Vorhandensein von inneren Poren in der Einzelschicht des Formteils einen sehr signifikanten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Produkts hatte, und es wurde angenommen, dass sie anschließend den Wärmebehandlungsprozess bestimmt haben je nach Beschaffenheit des Materials, um die Probe zu erhitzen. Und Heißpressen, um innere Porosität zu beseitigen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wärmebehandlung die Zugfestigkeit der Probe nicht signifikant verbessert (20%), aber die Probe nach dem Heißpressen war im Elastizitätsmodul und der Zugfestigkeit im Vergleich zur unbehandelten Probe verdoppelt. Forscher glauben, dass das Heißpressverfahren die Poren in der Monoschicht beseitigt und zu einer so erheblichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Produkts führt.

Referenzen: Yamawaki, M., & Kouno, Y. (2018). Herstellung und mechanische Charakterisierung von kohlefaserverstärkten Endlos-Thermoplasten unter Verwendung eines Vorformlings durch dreidimensionalen Druck und durch Heißpressen. Fortgeschrittene Verbundmaterialien, 27 (2), 209-219. doi: 10.1080/09243046.2017.1368840

Link zu diesem Artikel: Heißpressen Nachbehandlung 3D-Druck endloser kohlenstofffaserverstärkter Thermoplast

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