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近期，南京理工大學智能制造學院湯海斌課題組，基于華曙高科開源、超高溫高分子增材制造設備UT252P，自主研發的碳纖維增強PEEK(CF/PEEK)復合材料SLS制備工藝研究項目，取得重要成果。
相關成果以論文《Effect of fabrication process on the microstructure and mechanical performance of carbon fiber reinforced PEEK composites via selective laser sintering》為題，發表于國際著名期刊《Composites Science and Technology 246 (2024) 110396》(影響因子9.1，https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2023.110396)，署名作者為Shuxiang Zhang, Haibin Tang, Danna Tang, Tingting Liu, Wenhe Liao。
課題組在國際期刊上發表的論文
此項研究成果表明：
采用選擇性激光燒結(SLS)技術打印碳纖維增強PEEK(CF/PEEK)復合材料，生產具有優異機械性能的高分子部件，是一項非常有前景的技術。
為了進一步提高采用SLS技術打印CF/PEEK復合材料的性能，湯海斌課題組開發了CF/PEEK復合粉末材料，并開發出不同的打印工藝參數，研究了激光功率、層厚、鋪粉速度、碳纖維重量分數、微觀結構下的碳纖維長度、鋪粉方向對制件的機械性能的影響。研究成果表明：在采用0.08 mm層厚的工藝參數下，破壞強度高達117 MPa。
此外，研究表明：15%的碳纖維重量分數適合SLS技術打印CF/PEEK復合材料，最大破壞強度優于碳纖維重量分數為10%的打印結果，平均彈性模量達到8400 MPa，是已發表論文中最好的。研究還發現破壞強度與鋪粉速度是不相關的，使用長度較長的碳纖維時取得的強度更高。與破壞強度的明顯變化趨勢不同，SLS-CF/PEEK的彈性模量敏感性要小得多。
UT252P解決高熔點材料成形難題
華曙高科UT252P于2023年9月正式面市，目前已實現多臺銷售裝機。對于科研型用戶而言，可成形材料種類、工藝參數的豐富性和開放性、關鍵參數的實時監控、設備開機成本及穩定性等都是其科研應用中需要重點考慮的因素。
湯海斌教授表示：“科研與其他行業不同，我們需要進行反復測試，通過不斷調整和優化燒結參數，以獲得最佳效果，并測試材料的耐熱性、強度及韌度等，華曙UT252P系統開源，給予了我們很大便利。同時，UT252P設備具備燒結350℃熔點材料的能力，具有良好的穩定性與易操作性，也為CF/PEEK復合材料工藝的開發提供了重要保障。”
南京理工大學智能制造學院內的華曙高科UT252P設備
燒結超高溫尼龍材料對3D打印設備的溫場控制要求極高，目前，全球能成熟燒結超高溫尼龍材料的3D打印設備屈指可數。華曙高科UT252P設備采用自主研發的8區溫控技術，溫場均勻性優異，有利于表面質量及性能控制；UT252P采用滾筒鋪粉，對粉末流動性要求低，適應材料更廣泛，不僅降低材料研發難度，還能降低翹曲概率，提高打印質量和成功率。
碳纖維增強PEEK復合材料應用前景廣闊
純PEEK本身是一種特殊的工程塑料，具有抗輻射、自潤滑、耐高溫、耐磨損、抗疲勞等特點，經過碳纖維增強的CF/PEEK材料性能比純PEEK材料在諸多方面都有提升，其應用前景廣闊：
航空航天：CF/PEEK材料具有低密度及良好的加工性等優勢，適合高標準航空航天部件；
電子電器：在高溫、高壓和高濕度等惡劣環境下能保持良好的電絕緣性，且不易變形；
汽車：密度小、性能良好、工藝方便，適合輕量化汽車部件；
醫療：具備良好生物相容性、高強度和射線可透過性，可用于制造骨科植入物，脊柱融合器、椎體間融合裝置和骨固定板等。
未來，華曙高科將攜手更多高校科研用戶，發揮增材制造技術優勢，合力推進新材料、新工藝、新應用的創新探索，為我國科研事業添磚加瓦。
原標題：應用案例|華曙高科助力南理工碳纖維增強PEEK增材制造工藝研究獲重要成果
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