碳纤维增强PETG材料3D打印参数优化及其拉伸性能提升研究

本研究针对碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG-CF)材料在工业应用中的力学性能优化需求，通过融合沉积成型(FDM)技术系统探究了填充结构(gyroid/honeycomb/grid)、填充密度(25%/50%/75%)和层高(0.1/0.2/0.3mm)三大参数对拉伸性能(σult、εf、E、UT)的影响。采用田口方法L9正交试验设计，发现填充密度对力学性能贡献度最高(85.70%-95.94%)，验证实验误差<8.93%，为工业级轻量化结构件制造提供了可靠参数优化方案。

　　

这项突破性研究揭示了碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG-CF)材料在熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling, FDM)过程中的性能优化密码。科研团队像精准的"材料裁缝"般，通过调节三大关键工艺参数——充满艺术感的填充结构(gyroid蜂窝、honeycomb蜂巢和grid网格)、决定密度的填充比例(25%-75%)以及影响精度的层高(0.1-0.3mm)，系统解构了这些参数对材料拉伸表现的调控机制。

运用工业界推崇的田口方法(Taguchi Method)设计L9正交试验，研究人员像"数据侦探"般追踪到：填充密度是当之无愧的"性能主宰者"，对极限抗拉强度(σ_ult)、断裂应变(ε_f)、弹性模量(E)和韧性模量(U_T)的贡献分别高达85.70%、34.35%、95.94%和82.67%。验证实验的误差控制堪称完美，最大偏差仅8.93%，相当于给工业应用上了份"性能保险"。这项研究为航空航天、医疗器械等领域的轻量化结构件制造，提供了一把打开高强度、高韧性材料之门的"金钥匙"。