Une étude d'évaluation de la performance des matériaux composites en nylon/fibre de verre et en nylon/fibre de carbone imprimés en 3D

Les composites renforcés de fibres imprimés en 3D remplacent les métaux et les polymères thermodurcissables en raison de leur structure légère et de leurs performances mécaniques. La modélisation par dépôt de fusion (FDM) est une technologie de fabrication additive qui peut produire des pièces fonctionnelles compliquées. Des échantillons de matériaux composites Nylforce ont été fabriqués à trois orientations de raster différentes (0°, 45° et 90°) avec l'aide d'une imprimante 3D. Afin d'évaluer les propriétés mécaniques des composites en nylon avec des fibres de carbone (CF) et des fibres de verre (GF), des tests de flexion à 3 points ont été réalisés. La rigidité maximale (module) a été trouvée pour le composite nylon + GF à température ambiante, indiquant que le matériau peut mieux résister aux forces de flexion. En revanche, le composite nylon + CF a montré un comportement élastique, une résistance à la flexion inférieure et une déviation plus élevée. Dans l'ensemble, la résistance à la flexion des composites a été améliorée car l'interface entre la matrice de nylon et les fibres a permis un bon transfert de contrainte. L'analyse mécanique dynamique (DMA) a également clairement indiqué que le matériau composite nylon + GF avait un module de stockage maximum, un module de perte et un module complexe avec un faible tan δ, indiquant une interaction interfaciale améliorée entre les fibres et la matrice et une limitation de la mobilité des chaînes polymères. De plus, les images au microscope électronique à balayage (MEB) ont révélé que les principaux inconvénients du matériau composite en nylon étaient la formation de vides, le décollement de fibres et la rupture de fibres. En général, les résultats de cette recherche fournissent une base de connaissances unique concernant les comportements structurels et les propriétés mécaniques des composites en nylon fabriqués avec la technologie d'impression 3D. Enfin, les résultats de la recherche actuelle seront bénéfiques pour l'application de ces matériaux composites dans leur utilisation finale.