最火中科院空间应用中心研究团队在碳纤维PEE示温涂料防爆空调选粉机通风软管服装设备

中科院空间应用中心研究团队在碳纤维/PEEK复合材料FDM 3D方面取得重要科研进展

近期，来自中国科学院空间应用工程与技术袜子中心研究团队使用远铸智能（INTAMSYS）的高性能材料3D打印机FUNMAT HT对自主研发的碳纤维PEEK复合材料进行3D打印工艺的系统研究，取得重要科研进展。相关成果以论文《Flexural Properties and Fracture Behavior of CF/PEEK in Orthogonal Building Orientation by FDM: Microstructure and Mechanism》为题，发表于国际著名期刊《Polymers》(中，博士研究生李秋实为第一作者，赵伟助理研究员、王功研究员为该研究论文通讯作者。

聚醚醚酮，简称PEEK，是一种热塑性聚合物，具有高强度，耐高温，耐化学腐蚀等特点，对3D打印行业有着举足轻重的影响。目前，聚醚醚酮已被用于制造3D打印卫星、3D打印汽车零部件、人体植入物，未来还将可能涉足其他领域。在PEEK 3D打印技术中，与大多数非金属材料类似，FDM工艺制造打印件的Z向层间结合力远低于X、Y方向，被认为是限制其应用的重要因素之一。

赵伟、李秋实等学者通过在丝材中掺杂碳纤维，并运用远铸智能FUNMAT HT机器研究了垂直打印方向对碳纤维聚醚醚酮3D打印件弯曲性能的影响，这种垂直方向打印的弯曲样条具有优异的力学性能，弯曲强度达到146 MPa，重要的是，还与传统注塑件具有接近中国忠旺发布2016年首季财报一致的弯曲强度。

图1.碳纤维PEEK 3D打印材料制藏饰项链备与打印过程

表13D打印参数

名称

打印参数

打印头直径

0.4mm

打印空压机油头温度

400C

必要时可用黏度计丈量 腔体温度

90C

打印底板温度

160C

打印速度

15mm/s

打印件层厚

0.1mm

填充角度

45/-45

终究会失效

打印头、底板距离

0.08mm

图2.碳纤维掺杂与垂直打印方式打印件弯曲性能对比

作者发现碳纤维的引入，不仅提高了打印件的刚性强度，而且结晶度更均匀，同时分析了碳纤维引入和打印方向对于打印件微观结构组成、打印件受力断裂模式，这些都有利于大型部件的制造。同时，可以观察到运用远铸智能（INTAMSYS）3D打印机通过改变打印方向和打印参数，除打印件具有优异的力学性能，还具有较为光滑的表面。

总之，该研究提出了一种普适性的制备满足多种受力情况PEEK打印件的方法，该方法为制备大型打印件提供了新思路，通过调节其他掺杂组分、打印方向和微观重则将停产结构，运用远铸智能（INTAMSYS）3D打印机和INTAMSUITE软件，使得PEEK碳纤维材料有更强的空间适应性和更多的功能性，所制备的PEEK打印件有望在耐高温工业部件、汽车航天等领域得到进一步的应用。

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