Технология аддитивного производства изделий с повышенными механическими характеристиками, армированных непрерывным волокном по пространственным траекториям

В работе решена актуальная научно-производственная задача обеспечения комплекса функциональных свойств изделий сложной формы из полимерных композиционных материалов, получаемых в условиях единичного и мелкосерийного производства в рамках аддитивной технологии FDM, для чего разработана технология, отличающаяся методом армирования непрерывным волокном, способами построения армирующих каркасов и совокупностью технологических параметров, позволяющая обеспечить рациональное армирование изделий сложной формы и повышение их механических характеристик. Обоснован состав комплекса технологических параметров выполнения операций печати с армированием и установлены взаимосвязи между технологическими параметрами процесса и показателями прочности изделия. Обоснована классификация структур армирующих каркасов, построенная исходя из конструктивной сложности и функционального назначения изделия, а также определены взаимосвязи между структурой каркаса и технологическими условиями пятиосевой печати. Разработан комплекс математических моделей, отражающих количественные соотношения между структурой армирующего каркаса, видом траекторий и технологическими параметрами рабочих ходов операций пятиосевой FDM печати и показателями качества армированного изделия. Определены рациональные технологические условия, обеспечивающие увеличение модуля упругости при изгибе до 4 раз, увеличение модуля межслойного сдвига, предела прочности и максимальных касательных напряжений при изгибе до 2 раз, а также повышение устойчивости армированных изделий к расслоению. Результаты работы могут быть использованы для гибкого мелкосерийного производства изделий из композиционных материалов, для изготовления запчастей при ремонте и для целей НИОКР при отработке новых изделий из композиционных материалов.