连续碳纤维增强梯度复合材料

梯度刚度按需定制

通过程序化控制两种基体材料的分布，可在同一构件内实现连续变化的力学性能，为轻量化多功能结构提供新方案。

Ye, Wenguang · Dou, Hao · Liu, Jun · Zhixiang, Li · 程云勇 · 张定华 · 杨富强 · 敬石开

Additive Manufacturing 2024

参数信息

实现连续纤维增强复合材料

3 D

技术优势

刚度可编程

通过控制挤出速率调节PLA与TPU的分布，可在同一构件内实现力学性能从硬到软的连续过渡，无需改变纤维铺层或结构设计。

连续纤维同步增强

原位浸渍打印过程中连续碳纤维与两种基体同时复合，避免了预浸料铺放或后浸渍工序，纤维保持连续且方向可控。

多材料一体化成型

一个喷头即可切换两种基体材料，无需多喷头或多次打印，即可制造连续纤维增强的多材料复合结构，包括薄壁和点阵结构。

应用场景

• 连续纤维增强增材制造：在同一次打印中实现基体成分连续变化，无需更换材料或设备。
• 碳纤维复合材料结构：制造刚度局部可调的碳纤维结构，兼顾承载与柔顺变形。
• 仿生梯度材料：模仿生物组织力学梯度，定制从硬到软连续过渡的构件。
• 软体机器人执行器：直接打印具有内置刚度梯度的柔性夹爪，简化驱动与结构设计。
• 柔性可穿戴传感器：在同一基底上集成刚性和柔性区域，提升耐用性和佩戴舒适度。