Оглавление
Введение ....................................................................................................................... 5
1 Анализ способов производства изделий из полимерных композиционных
материалов в аддитивных технологиях .................................................................. 13
1.1 Полимерные композиционные материалы и аддитивные технологии ...... 13
1.2 Аддитивное производство изделий, армированных дискретными
наполнителями ....................................................................................................... 21
1.3 Аддитивное производство изделий, армированных непрерывным
волокном ................................................................................................................. 27
1.3.1 Общая характеристика технологий FDM печати с армированием ... 27
1.3.2 Метод печати с экструзией препрега ................................................... 28
1.3.3 Метод печати с коэкструзией препрега и связующего ...................... 31
1.3.4 Метод печати с консолидацией препрега и матрицы на месте ......... 34
1.3.5 Программное обеспечение для подготовки управляющих программ
печати с армированием ...................................................................................... 35
1.4 Прочностные свойства печатных изделий из полимерных
композиционных материалов ............................................................................... 37
Выводы по разделу 1 ............................................................................................. 41
2 Разработка теоретических основ технологии пятиосевой печати с
армированием ............................................................................................................ 44
2.1 Принцип пятиосевой печати с армированием непрерывным волокном .... 44
2.2 Способы формирования армирующих каркасов при пятиосевой печати .. 47
2.3 Расчёт траекторий укладки линий пространственного армирования ........ 52
2.4 Аналитическое исследование прочности армированных образцов ........... 56
Выводы по разделу 2 ............................................................................................. 65
3 Практическая реализация технологии пятиосевой печати с армированием ... 66
3.1 Разработка пятиосевой установки аддитивного производства для печати
с армированием ...................................................................................................... 66
3
3.2 Разработка программного обеспечения для управления пятиосевой
установкой аддитивного производства для печати с армированием ............... 72
3.2.1 Конфигурирование программного обеспечения в соответствии с
техническими характеристиками опытного образца ...................................... 72
3.2.2 Разработка интерфейса ручного управления механизмами подачи и
отреза непрерывного углеволокна .................................................................... 74
3.3 Разработка программного обеспечения автоматизированной подготовки
управляющих программ для печати с армированием ........................................ 74
3.3.1 Разработка генератора программы для подготовки управляющих
программ печати с армированием ..................................................................... 75
3.3.2 Интерфейс подготовки моделей для печати с армированием ........... 76
3.3.3 Примеры подготовки модели к печати с армированием в
соответствии с предложенными способами построения армирующих
каркасов ................................................................................................................ 80
Выводы по разделу 3 ............................................................................................. 83
4 Экспериментальное исследование взаимосвязей между технологическими
параметрами печати с армированием и характеристиками армированного
изделия ........................................................................................................................ 84
4.1 Методы и средства экспериментального исследования .............................. 84
4.2 Испытания на растяжение ............................................................................... 85
4.2.1 Исследование характера разрушения армированных образцов на
примере испытаний на растяжение ................................................................... 85
4.2.2 Исследование влияния коэффициента подачи и скорости укладки
волокна на прочность при растяжении ............................................................. 92
4.3 Испытания на адгезию углеволокна к полимерной матрице ...................... 95
4.3.1 Влияние межслойной прочности на механические свойства
армированного материала .................................................................................. 95
4.3.2 Исследование силы адгезионного взаимодействия между
материалами армирования и полимерной матрицы ........................................ 97
4
4.3.3 Исследование прочности армированных образцов на межслойный
сдвиг методом изгиба короткой балки ........................................................... 102
4.4 Испытания на статический изгиб ................................................................. 107
4.5 Определение рациональных значений технологических параметров
печати с армированием ........................................................................................ 117
Выводы по разделу 4 ........................................................................................... 123
Заключение .............................................................................................................. 124
Список литературы ................................................................................................. 126
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Патентные документы .......................................................... 137
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Фрагмент руководства по эксплуатации 5D принтеров
Stereotech 530 Hybrid, Fiber .................................................................................... 140
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Листинг конфигурации модулей управления механизмами
подачи и отреза непрерывного углеволокна. ....................................................... 143
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Листинг интерфейсной программы ручного управления
механизмами подачи и отреза непрерывного углеволокна. ............................... 145
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Листинг программных модулей STE Slicer для подготовки
управляющих программ печати с пятиосевым армированием .......................... 148
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Акт внедрения результатов работы ..................................... 158
