木基PLA 3D打印试样断裂行为受填充图案与打印速度影响机制研究

《NATIONAL ACADEMY SCIENCE LETTERS-INDIA》：Influence of Infill Patterns and Printing Speed on Fracture Behaviour of Wood PLA 3D-Printed Specimens

本研究针对木基聚乳酸(PLA)材料断裂韧性研究不足的问题，通过系统分析六边形/立方/陀螺三种填充图案与60/70/80 mm/s三种打印速度对3D打印试样断裂行为的影响。结果表明六边形填充图案在60 mm/s速度下可实现最优断裂韧性（较其他参数提升最高达20.2%），显微分析揭示层间结合强度与空隙形成是关键机制，为生物可降解材料的高性能化提供重要依据。

　　

木基聚乳酸(Poly-Lactic Acid, PLA)长丝凭借可生物降解与可持续特性，正成为添加剂制造领域替代石油基聚合物的环保材料。尽管其力学行为已有研究，但断裂韧性参数尚未系统评估。本研究通过ASTM E1922标准测试紧凑拉伸试样，揭示三种填充图案（六边形/立方/陀螺）与三种打印速度（60/70/80 mm/s）对木基PLA 3D打印试样断裂行为及表面粗糙度的影响规律。数据显示：六边形填充图案表现最优，其断裂韧性较陀螺和立方图案分别提升10.4%与11.7%；60 mm/s打印速度试样韧性较70 mm/s与80 mm/s分别提高11.7%与20.2%。研究首次发现图案依赖性效应——六边形图案强度随速度增加而下降，立方与陀螺图案则保持稳定。表面粗糙度与显微观察证实：更高韧性源于增强的层间结合，而空隙形成会显著削弱材料抗断裂能力。