Un’indagine sperimentale e numerica sulle proprietà meccaniche dei compositi preg-rinforzati con stoppa di vetro stampati in 3D
In questo documento, compositi acrilonitrile butadiene stirene (ABS) rinforzati con stoppa di vetro continuo sono stati fabbricati utilizzando un metodo di stampa 3D e lo scopo di questo studio è lo studio dell’effetto di preimpregnazione delle fibre sul comportamento meccanico di questi compositi. Inoltre, è stato utilizzato un semplice approccio teorico (legge della miscela), che considera il comportamento elastico dei compositi rinforzati e un metodo di simulazione numerica basato sul metodo degli elementi finiti (FEM), per prevedere il comportamento tenso-deformativo di ABS/preg di stoppa di vetro compositi nella regione elastica.
Design/metodologia/approccio
Diversi gruppi di stoppe di vetro preimpregnato con varie quantità di ABS (denominate 2%, 10%, 20% e 30%) sono stati preparati mediante il metodo di impregnazione in soluzione. Quindi, cavi di vetro preimpregnato (prepreg o tow-preg) sono stati inseriti nella testina della stampante insieme al filamento polimerico ABS per stampare i compositi. Le prove di trazione, flessione e trave corta sono state condotte per valutare le proprietà meccaniche dei compositi stampati.
Risultati
Il primo risultato dell’utilizzo di tow-pregs al posto dei dry tows nella stampa 3D a fibra continua è molto più semplice, il miglioramento della stampabilità e la possibilità di stampare strati a basso spessore, che possono aumentare ulteriormente le proprietà meccaniche. I risultati dei test meccanici hanno mostrato che tutti i preimpregnati in vetro migliorano la resistenza e il modulo nelle prove di trazione, flessione a tre punti e trave corta rispetto ai campioni di ABS puro, ma l’analisi statistica ha mostrato che la percentuale di peso dell’ABS nei preimpregnati non ha avuto effetti significativi sulla meccanica resistenza dei compositi ad eccezione del modulo elastico. I campioni contenenti il 2% di prepreg (quantità minima di ABS nei tow-preg) hanno mostrato un miglioramento significativo del modulo di trazione. Nella sezione della simulazione, si ottiene un buon accordo tra le previsioni del modello ei risultati di trazione sperimentale.
Originalità/valore
Al meglio delle conoscenze degli autori, questo è il primo studio che mostra gli effetti della percentuale di peso dell’ABS nei preimpregnati sulle proprietà meccaniche dei compositi continui rinforzati con fibre stampati in 3D e prevede il comportamento meccanico dei compositi stampati in 3D mediante il metodo di simulazione numerica.
