مروري كوتاه بر كامپوزيت‌هاي پليمري تقويت‌ شده با الياف پيوسته چاپ شده‌ سه‌ بعدي

Three-Dimensional Printed Continuous Fiber-Reinforced Polymer Composites: A Brief Review

كامپوزيت­ هاي تقويت­ شده با الياف پيوسته، خواص مكانيكي درخور توجهي را ايجاد مي ­كنند و تركيب مزاياي آن­ها با قابليت ­هاي فناوري چاپ سه ­بعدي در بسياري از پژوهش­ هاي جديد مورد توجه واقع شده است. فناوري چاپ سه­ بعدي در زمينه ­هاي صنايع خودرو، هوافضا، ساختمان، فلز و آلياژ، الكترونيك و زيست­ پزشكي بيشترين كاربرد را دارد. شايان توجه­ترين دليل پذيرش گسترده اين فناوري، قابليت ايجاد طرح پيچيده در حداقل مراحل فرايند با آزادي عمل در استفاده از تقويت­ كننده­ هاي لازم است. هدف از اين بررسي، ارائه روش­ ها و پژوهش­ هاي متمركز بر كامپوزيت­ هاي چاپ­شده سه ­بعدي تقويت­ شده با الياف پيوسته با استفاده از روش چاپ مدل­سازي مذاب­ نشاني به ­طور خلاصه است. افزون بر اين نشان داده شده است، عوامل مؤثر بر ساخت اين كامپوزيت­ ها از قبيل جهت­ گيري الياف، كسر حجمي الياف و رزين و همچنين پارامترهاي چاپ از قبيل چگالي تراكم داخلي، الگوي چاپ، سرعت شيپوره، ضخامت لايه، جهت ساخت و گرماي شيپوره و نوارها بر خواص مكانيكي اثر فراوان دارند. در كار حاضر، تاريخچه مختصري از چاپ­ سه­ بعدي كامپوزيت­ هاي پليمري تقويت ­شده با الياف پيوسته، روش جادهي الياف پيوسته مختلف در پليمرهاي متفاوت، خواص ريزساختار مكانيكي و نيز مدل­ هاي استفاده­ شده براي پيش ­بيني رفتار آن­ها، بررسي شده است. افزون بر اين، بر اساس محدوديت ­ها و چالش ­هاي فعلي، پژوهش ­هاي آينده تعريف شده است.

Fiber reinforced composites offer exceptional directional mechanical properties, and the combination of their advantages with the capability of 3D printing has been resulted in many innovative research fronts. Three-dimensional printing technology is most widely used in automotive, aerospace, building, metal and alloy, electronics and biomedical industries. The most notable reason for the widespread acceptance of this technology is the ability to create intricate design at minimized process steps with the freedom to fabricate reinforcement as required. This review aims to summarize the methods and findings of research conducted on 3D-printed continous fiber reinforced composites by fused deposition modeling (FDM). It is shown that factors affecting the fabrication of these composites such as fiber orientation, fiber volume fraction and stacking sequence as well as, printing parameters such as infill density, infill pattern, nozzle speed, layer thickness, built orientation, nozzle and bed temperatures have a great effect on mechanical properties. In the present paper, a brief history of the three-dimensional printing of continous fiber reinforced composites, mechanism of embedding different continuous fibers into different plastics and their microstructural and mechanical properties including predicting models have been reviewed. In addition, future research is defined based on current constraints and challenges.