2022年11月22日，布达佩斯经济技术大学在《Additive Manufacturing》上发表题为A novel method and printhead for 3D printing combined nano-/microfiber solid structures（结合纳米/超细纤维固体结构的3D打印新方法和打印头）的研究论文，报道了一种新的3D打印方法和打印头，能够打印纳米/微纤维和固体或填充层的组合的3D打印对象。
https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103315
文章简介
研究背景
研究内容解读
本研究介绍了一种新的3D打印方法，它能够用一个打印头生成超细纤维和沉积材料的固体层的分层结构。结果表明，该打印头可以很容易地集成到商用3D打印机中，而无需使用昂贵的硬件和软件。该设备有两种工作模式:长丝熔合(FF)和光纤生成(FG)模式，并在两者之间进行简单切换。在后一种情况下，热压空气吹和拉伸聚合物熔体成细纤维。本研究证明可以在单个3d打印对象中创建由固体(甚至填充)部件和多孔纳米/超细纤维层组成的分层结构。可以通过几种方式来控制纤维垫的结构。研究人员用CFD模拟了气流场，证明了空气刀角(35°vs。60°)对纤维强度有显著影响。减小喷嘴尺寸，增大空气压力或空气速度，可使纤维直径显著减小。增加热风速度可使纤维直径减少2倍，而纤维垫的比强度可提高133%。借助CFD模拟，研究人员证明了空气在连续FG模式下达到超音速。结果表明，该纤维的玻璃化转变温度和结晶度比原料长丝高4℃和6%。在单个3D打印组件中轻松生成和组合多孔超细纤维和固体部件的能力，使其能够适合许多应用，包括但不限于汽车、航空航天、国防、医疗、制药、纺织等。
图1研制的FFF装置原理图(a)半剖面图(1:散热器，2:喷嘴，3:气管连接器，4:散热器，5:喉部热断，6:喉部热断，7:气刀模块，8:加热块，9:o形环，10:气管，11:风道，12:组件连接器)。13:螺栓(调平))，演示(b)长丝熔合(FF)和(c)纤维产生(FG)模式操作。
图14通过新打印头打印的通用对象。
图15测试FF和FG模式;(a)样品和使用过的工具的光学图像，(b) FFF打印层和纤维垫的SEM图像，(c) FFF打印层次结构的微观结构(红色矩形表示FFF打印支柱)和(d)由纤维和3D打印支柱组成的层次结构截面。
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