改性Prusa i3上连续丝聚合物复合材料的3D打印
多伦多约克大学研究生Yehia Ibrahim在“用于机械和热应用的连续丝聚合物复合材料的3D打印”中提交了关于3D打印复合材料的最新论文。纤维增强在3D打印中变得越来越普遍，如今，根据初始材料和所需结构，各种不同的复合材料可以显著改善结构。
然而，不同的参数会影响复合材料，例如所用聚合物的类型、填料等。在这里，研究人员尝试在聚合物基质中添加金属线以增强机械和热性能，从而产生更好的3D打印结构。与原始聚合物相比，他们还测试了复合材料的拉伸和弯曲性能
由于以下优点，聚合物复合材料的普及率增长：
•高刚度
•高强度
•低密度
•易于制造
作者指出，目前使用的复合材料系列倾向于改善3D打印部件的机械性能和整体结构，但许多填料存在障碍。在这里，研究小组试图使用连续光纤来形成“方向控制”。
从结构的角度来看，连续网络确保纤维对复合材料性能的贡献，而不受纤维和聚合物之间界面相互作用的限制。这将导致打印部件的机械性能增加。从热学的角度来看，连续网络可以作为热流的连续导热路径，有助于复合材料的导热性。
克服任何材料上的挑战，将使其在工程、汽车、电气等各种应用中得到广泛应用。虽然可以使用许多不同的纤维和金属线，但到目前为止，研究受到限制，包括进军聚丙烯腈（PAN）碳纤维，芳纶和玻璃纤维。随着研究的深入，对复合材料加入后对复合材料性能影响的研究越来越少。
考虑到诸如可负担性等问题，当实验室可以创建或使用开源打印机时，底线要好得多，尤其是3D打印连续纤维聚合物复合材料（CFPC），它提供稳定的网络以保持增强性能。
使用开源打印机还可以显著降低制造过程的总成本。最后，3D打印的CFPC具有很大的潜力，不仅可以用于机械和热性能增强。连续光纤网络可以作为机械应力、热通量、温度和其他传感的感应元件。它还可以用作有源元件，以便能够制造具有嵌入式加热元件的3D打印结构，以用于低温加热应用。
研究团队使用开源Prusa mk3 i3进行研究，定制用于制造嵌入金属丝的各种聚合物。3D打印机需要定制，以便在挤压前将电线直接插入长丝中。
机械性能的评估显示出“优越的性能”。研究小组基于对原始聚合物的比较，检查了改进的水平，这显然相当重要。镍铬丝的添加量提高了50%。
作者总结说：“这项技术也被用于打印CPWC样品，并提供了与实验结果很好的一致性。本文开发的技术还用于3D打印一个CWPC加热元件，然后用于制造低温加热器面板。这些3D打印的加热板在一艘航行在北极圈的海军舰艇上进行了实地测试。
该小组能够在不同的水负荷条件下保持其表面不结冰。此外，与疏水涂层结合，可显著降低面板的能耗。
CWPC样品（a）带轴向的单向铜增强样品
世界各地的研究人员、工程师和设计师都在学习如何创造和使用复合材料，从PG / PLA到亚麻纤维、木材等等，他们有更多的选择。
改性热端示意图