Технологія і механічні властивості армованого неперервним волокном 3D-друкованого термопластичного композиту

Abstract

Проблематика. Адитивні технології на базі методів моделювання пошаровим наплавленням (МПН) привертають велику увагу як промисловості, так і дослідницьких груп, що пояснюється низькими інвестиційними витратами, простотою виробництва тощо. У разі правильного вибору параметрів обробки можна отримати вироби з механічними властивостями близькими до виробів, отриманих за традиційними технологіями. Мета. Практична реалізація модернізованої технології для 3D-друку зразків полілактиду (ПЛА), армованих неперервним кевларовим волокном, за методом ПНМ та визначення їхніх механічних властивостей. Методика реалізації базується на експериментально-теоретичних дослідженнях границі міцності на розрив та модуля пружності і включає випробування експериментальних зразків на електромеханічній машині SHIMADZU AGS-X і розв’язання оберненої задачі напружено-деформованого стану, відповідно. Результати. Надруковано експериментальні зразки термопластичного композиту (ПЛА+волокно Кевлар Æ0,3 мм) та проведено їх випробування на розтяг. За інтервалу довірчої імовірності 0,68 похибка визначення границі міцності на розрив становить 3,5%, а модуля пружності – 4,5%. Встановлено, що міцність на розрив армованого композиту порівняно з неармованим за об’ємної частки кевлару близько 12% збільшується в 2,38 рази, а модуль пружності – в 1,45 рази. Отримано теоретичну залежність для прогнозування модуля пружності термопластичних композитів в напрямку армування в діапазоні зміни ступеня армування до 15 %. Висновки. Обґрунтовано застосування адитивних технологій на базі ПНМ для 3D-друку термопластичних композитів з підвищеними механічними властивостями.

Keywords

• адитивне виробництво
• моделювання пошаровим наплавленням
• екструдер
• полілактид
• кевлар
• композит
• механічні властивості