《Materials & Design》：Core-clad additive manufacturing: Optimizing short/continuous carbon fiber deposition for enhanced grid structure performance
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提出了一种采用CCF/PA与SCF/PA的芯-包层策略用于网格结构制造。先沉积CCF/PA芯层相较于相反顺序可获得更高强度。每层沿X和Y两个方向打印CCF/PA可促进渐进式失效。增加CCF含量可提高网格结构的拉伸强度与模量。
提出了一种采用CCF/PA与SCF/PA的芯-包层策略用于网格结构制造。先沉积CCF/PA芯层相较于相反顺序可获得更高强度。每层沿X和Y两个方向打印CCF/PA可促进渐进式失效。增加CCF含量可提高网格结构的拉伸强度与模量。
多尺度纤维共沉积策略提升薄壁复合材料网格结构拉伸性能
航空航天、轨道交通及风力发电等领域对结构部件的轻量化、高承载与多功能一体化需求日益迫切。网格结构凭借轻量化设计、结构可靠性和设计灵活性等优势，已广泛应用于进气道格栅、承力管、雷达罩和机身结构等部件。然而，当前此类结构的制造仍以钛合金等金属材料和减材加工为主，存在材料利用率低、加工效率不高等问题。纤维增强聚合物复合材料（Fiber-Reinforced Polymer Composites, FRPCs）因高比强度、优异可设计性和轻量化潜力成为理想替代材料，但编织、缠绕和铺层等传统自动化工艺难以胜任网格结构复杂的几何外形和薄壁特征。增材制造（Additive Manufacturing, AM）凭借无模化、灵活性和集成化制造能力，为复杂几何复合材料构件的快速成型提供了新途径。尽管FRPC网格结构增材制造已取得进展，但工艺参数对结构性能的影响机制仍认识不足，多尺度纤维架构的设计方法论也尚未建立。芯-包层材料排布方式在连续纤维增材制造中已有探索，但在薄壁开孔网格结构中的实现仍面临挑战。为此，研究人员提出网格专用的多尺度纤维共沉积策略，系统研究打印序列、CCF沉积路径及CCF含量对拉伸性能的影响，旨在阐明工艺-结构-性能关系。该论文发表在《Materials》。
研究人员采用短碳纤维/聚酰胺（SCF/PA）丝材（购自Polymaker）与连续碳纤维/聚酰胺（CCF/PA）丝材（南京长江工业技术研究院制备，连续碳纤维为T300-1K，尼龙基体为PA6-J2400），在自主研发的Compefree-300Pro增材制造系统上制备薄壁网格拉伸试样。网格壁采用SCF/PA-CCF/PA-SCF/PA三珠芯-包层构型，壁厚1.2 mm，层高0.25 mm；试样含7×15个单元，中心7×7区域暴露用于拉伸测试。依据ASTM D3039进行准静态拉伸试验，加载速率2 mm/min；采用数字图像相关（Digital Image Correlation, DIC）系统获取全场应变，利用显微计算机断层扫描（Micro-Computed Tomography, micro-CT）表征断裂形貌。
3.1 打印顺序对拉伸性能的影响
通过对比先沉积CCF/PA芯层（CSS-7(X)/7(Y)）与先沉积SCF/PA外层（SSC-7(X)/7(Y)）两种方案，发现CSS构型的拉伸强度（33.73 MPa）和
