激光切割辅助光固化3D打印连续碳纤维增强热固性复合材料技术研究

为解决连续碳纤维增强热固性复合材料(CCFR)在光辅助直接墨水书写(DIW)3D打印中因纤维环形成导致的边缘完整性和内部结构缺陷问题，研究人员创新性地引入CO2激光切割技术。该技术通过逐层激光修整实现了671±43 MPa的拉伸强度和60±3.9 GPa的弹性模量，性能媲美传统工艺，为航空航天领域复杂构件制造提供了新方案。

　　

在航空航天等领域，连续碳纤维增强(CCFR)热固性复合材料因其卓越的比强度、刚度和热稳定性备受青睐。光辅助直接墨水书写(DIW)3D打印技术为这类材料带来了低成本和高设计自由度，但在打印转向时产生的纤维环严重影响了复杂构件边缘质量，内部孔洞等特征成型也面临挑战。

研究团队开创性地将CO₂激光切割整合到3D打印流程中，通过逐层激光精修成功消除纤维环。采用该技术制备的单向增强复合材料展现出惊人性能：拉伸强度达671±43兆帕，弹性模量60±3.9吉帕，纤维体积分数28.8%±2%。这些指标与传统工艺产品旗鼓相当，标志着3D打印复合材料技术取得重大突破。

这项激光切割辅助成型技术不仅解决了纤维环这一行业难题，更为制造具有复杂内部结构的轻量化部件开辟了新途径。该成果有望推动航空航天领域实现更高效、更灵活的复合材料构件生产。