Nuolatinio anglies pluošto armatūros taikymas
Pluošto armatūros naudojimo kompozicinėse medžiagose principas yra tas, kad armatūriniai pluoštai paprastai yra atsparesni, stipresni ir turi geresnes mechanines savybes nei matricos medžiaga. Kai kompozitai yra lenkimo ar šlyties pažeidimai, armatūriniai pluoštai ištraukiami iš matricos ir sugeria energiją iš taikomų apkrovų. Tam tikrame ilgio diapazone ilgesni pluoštai sugeria daugiau energijos ištraukimo metu, padidindami kompozito stiprumą. Kompozitams, kurių kiekis yra tas pats, ilgesni individualūs pluoštai reiškia mažiau pluoštų, sumažindami streso koncentraciją ir pagerinant bendrą našumą. Be to, nuolatiniai, ilgesni anglies pluoštai suteikia geresnį tepimą, sumažina trintį ir susidėvėjimą bei mažina abrazyvinių šiukšlių susidarymą.
Dėl įrankių apribojimų sudėtingi anglies pluošto sustiprintos termoplastiniai (CFRTP) komponentai paprastai sujungiami keliais gabalėliais, todėl sąnariai tampa silpniausiais taškais. Sąnarių kokybė tiesiogiai veikia CFRTP komponentų nuovargio stiprumą ir tarnavimo laiką. Įprasti sujungimo būdai apima mechaninį sujungimą, cementavimą ir suvirinimą. Suvirinimas, kuriame naudojamos termoplastinės dervos antrinės lydymosi savybės, suteikia geresnį sąnario stiprumą ir aplinką pritaikant aplinkai nei lipnus surišimas ir išvengia streso koncentracijos nuo mechaninių sąnarių. Suvirinimas taip pat yra greitesnis ir lengviau automatizuojamas.
Lazerio suvirinimas, nekontaktinis metodas, siūlo didelį greitį, didelį stiprumą, mažą vibracijos įtempį ir tinkamumą sudėtingoms konstrukcijoms, rodančias geras CFRTP suvirinimo perspektyvas. Naujausi tyrimai ištyrė lazerio skverbimosi suvirinimą ir tiesioginio lazerio prisijungimo technologijas. Lazerio skverbimosi suvirinimas gali sujungti skaidrias dervas, CFRTP, nepermatomas dervas ir metalines medžiagas. Ningbo Medžiagų institutas, Kinijos mokslų akademija, naudojo tiesioginį lazerio sujungimo technologiją, kad prisijungtų prie CFRTP su nerūdijančio plieno ir aliuminio lydiniu, ir nustatė, kad sąnarių stiprumas viršijo dervos matricos stiprumą, nors bendros kokybės reikia pagerėti.
Dabartiniai 3D spausdinimo tyrimai su anglies pluoštu sustiprintais termoplastiniais kompozicijomis daugiausia dėmesio skiria trumpoms anglies pluoštui, atliekant ribotus ištisinių anglies pluoštų ir silpno tarpsluoksnio adhezijos tyrimus, kurie daro įtaką lenkimo efektyvumui.
Skirtingai nuo tradicinės FDM technologijos, naujas spausdinimo galvutės dizainas naudoja polilakto rūgštį (PLA) kaip termoplastinę matricą ir ištisinius anglies pluoštus kaip armatūros. Spausdinimo galvutę sudaro ekstruzijos variklis, šildytuvo blokas, anglies pluošto vamzdeliai ir purkštukas. Spausdinimo metu tirpsta termoplastinė medžiaga, o anglies pluoštai sulieja išlydytą medžiagą, kurią varo ekstruzijos variklis ir išspausta iš purkštuko. Šis procesas leidžia 3D spausdinimui ištisinio anglies pluošto sustiprintų termoplastinių kompozitų.
