Die Auswirkungen von Änderungen der internen Struktur auf die Dämpfungseigenschaften von 3D-gedrucktem Verbundmaterial

Dieser Artikel untersucht die Auswirkungen von Änderungen der internen Struktur von Verbundmaterialien auf deren dynamische Eigenschaften. Die vorliegende Forschung konzentriert sich auf 3D-gedruckte Proben mit unterschiedlichen Anordnungen der Verstärkungsfasern. Die Proben werden auf einem Markforged Mark Two 3D-Drucker gedruckt. Das Basismaterial ist Nylon, das mit zerkleinerten Kohlenstofffasern (Onyx) gefüllt ist, und die Verstärkung erfolgt in Form von langen Kohlenstoff-, Glas- und Kevlarfasern. Das Experiment wird nach der Einschlagmethode durchgeführt. Das Prinzip dieser Methode besteht darin, die Probe einem kurzen Kraftimpuls auszusetzen, während ihre Frequenzantwort überwacht wird. Die gewonnenen Ergebnisse bestimmen die Eigenfrequenzen und die interne Dämpfung der einzelnen Strukturen. Wir haben festgestellt, dass die höchste Dämpfung von Proben mit Glas- und Kevlarfasern in 45°, 90° und ±45° Konfigurationen erreicht wird. Andererseits wird die niedrigste Dämpfung von Proben mit Kohlenstofffasern in 0° und 0°,90° Konfigurationen erreicht. Außerdem zeigen die Proben mit zirkumferentialer Verstärkung niedrigere Dämpfungskoeffizienten. Das Wissen und die Ergebnisse dieser Arbeit können bei der Entwicklung neuer Komponenten verwendet werden; beispielsweise in der Transportindustrie, wo das geringe Gewicht und die ausreichende Festigkeit von Komponenten wichtige Faktoren sind. Diese Komponenten müssen Vibrationen aus verschiedenen Quellen, wie Motoren und externen Einflüssen, absorbieren.