纤维吸声材料的增材制造

我们研究了利用熔融沉积建模增材制造纤维吸声材料的可能性。提出了两种 3D 打印纤维的方法。纤维桥接法涉及在无底层支撑的两点间挤出细丝。挤出-拉拔法涉及挤出细丝液滴后迅速移开挤出机以生成细纤维。两种方法均可制备长径比大于 100 的纤维。利用光学显微镜研究了不同打印参数对纤维特性的影响。采用双麦克风法向入射阻抗管装置测量了两种技术打印样品的吸声系数。实验研究了打印参数与纤维密度变量的影响。实验研究得到基于反演表征方法获取的 Johnson-Champoux-Allard 半经验解析模型的支持。该解析模型随后被用于理解纤维参数对声学输运参数的影响。观察到两种方法生成的单根纤维具有不同特性。平均而言，纤维桥接法产生较粗纤维，从而带来相对更高的吸声性能。然而，挤出-拉拔法产生具毛发状特性（粗基部且厚度渐减）的纤维，且可轻易纳入现有增材制造流程中为基面添加纤维，从而开辟了通往纤维增强多功能结构的新途径。