3D 打印轻质复合泡沫
应用物理
2020-08-31 v2
摘要
本文的目标是通过将中空玻璃微珠（GMB）与高密度聚乙烯（HDPE）共混，实现 3D 打印轻质复合泡沫。为此，开发了用于打印 syntactic 泡沫复合材料的轻质喂料。该共混物通过在 HDPE 中改变 GMB 含量（20、40 和 60 体积%）制备用于 filament 挤出，随后用于三维打印（3DP）。研究了共混物的流变特性与熔体流动指数（MFI）以确定合适的打印参数。观察到储能模量、损耗模量以及复数粘度随 GMB 含量增加而增大，而 MFI 减小。此外，HDPE 与泡沫 filament 的热膨胀系数随 GMB 含量增加而降低，从而减小打印件中的热应力，有助于降低翘曲。filament 的力学性能通过拉伸测试确定，而 3D 打印样品进行拉伸与弯曲测试。与 HDPE 相比，filament 的拉伸模量随 GMB 含量增加（8–47%）而增大，并表现出相当的 filament 强度。3D 打印泡沫相较纯 HDPE 展现出更高的比拉伸与弯曲模量，使其成为对重量敏感应用的合适候选材料。含 60% 体积 GMB 的 HDPE 模量最高，比打印 HDPE 高 48.02%。最后，性能图谱显示其相较注塑与压缩模塑泡沫具有更高模量与相当强度。打印泡沫的模量比模塑样品高 1.8 倍。因此，3D 打印泡沫有潜力替代受几何复杂设计、交付周期及相关成本限制的传统制造工艺加工的部件。
引用
@article{arxiv.2004.12471,
title = {3D Printed Lightweight Composite Foams},
author = {Bharath H S and Dileep Bonthu and Pavana Prabhakar and Mrityunjay Doddamani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.12471},
year = {2020}
}