近日，都柏林大學(xué)的研究人員在研究如何提高3D打印尼龍線材的強(qiáng)度。他們分別將玻璃、合成聚合物Kevlar和碳這三種纖維添加到同一種尼龍線材中，并進(jìn)行了比較研究。研究人員測(cè)試了這些復(fù)合材料提高一個(gè)3D打印對(duì)象的性能的能力，結(jié)果證明它們的拉伸能力與鋁相當(dāng)。

從左到右，分別是用尼龍以及碳A、 Kevlar B、 Kevlar A、玻璃A、玻璃B復(fù)合材料打印的狗骨棒

交替打印和圖案化

通過一臺(tái)Mark One 3D打印機(jī)（帶有雙噴嘴），三種纖維被分別添加到一種純尼龍線材中。在這個(gè)過程中，打印機(jī)會(huì)交替打印尼龍和纖維材料，最終逐層創(chuàng)建出研究標(biāo)準(zhǔn)的狗骨棒。

纖維層的圖案化是在狗骨棒中創(chuàng)造拉伸強(qiáng)度的關(guān)鍵要素之一。研究人員設(shè)置了兩種纖維圖案：同心圖案“A”和各向同性圖案“B”。

同心圖案A、各向同性圖案B、尼龍所用圖案C

優(yōu)于鋁的拉伸強(qiáng)度

打印完成后，狗骨棒被拉伸，直到斷裂，這樣可以測(cè)試出不同復(fù)合材料的拉伸和彎曲性能。

與用純尼龍線材打印而成的狗骨棒樣品相比，拉伸和彎曲強(qiáng)度分別提高了6.3倍和5倍。測(cè)試結(jié)果表明，最強(qiáng)的復(fù)合材料是碳纖維加強(qiáng)的尼龍，其次是玻璃，最后是通常用于加強(qiáng)輪胎的Kevlar。三種復(fù)合材料均顯示出優(yōu)于鋁的拉伸強(qiáng)度。

復(fù)合材料世界

在CWRU的一項(xiàng)研究中，為了改善FDM / FFF線材的性能，石墨烯氧化物被不同地加入ABS、PLA和TPU材料中；在另外一個(gè)項(xiàng)目中，蠶絲被加入PLA，以用于醫(yī)學(xué)用途，該項(xiàng)目獲得了政府15萬美元的資助。

大量的類似研究正在進(jìn)行中，因?yàn)镕DM / FFF 3D打印機(jī)的采用率高，這類機(jī)器使用的材料的成本也較低。對(duì)擠出型材料的進(jìn)一步了解有望開拓3D打印技術(shù)的應(yīng)用，特別是在高價(jià)值的醫(yī)療和汽車行業(yè)。