Propriedades mecânicas e efeito de memória de forma de estrutura celular impressa em 4D composta com uma nova trajetória de impressão reforçada com fibra contínua

Aqui, uma estratégia de impressão foi proposta e expandida, permitindo a fabricação de geometrias diversas de compósitos celulares reforçados com fibra contínua (CFRCs) com distribuição e entrelaçamento de fibra na estrutura celular de maneira uniforme. Uma classe de compósitos de estrutura celular preenchida com triângulos impressos foi preparada para apresentar o detalhe da estratégia de impressão. Os efeitos dos parâmetros de impressão e estruturais nas propriedades mecânicas, bem como no desempenho da memória de forma dos CFRCs impressos, foram estudados precisamente, e, posteriormente, um modelo de Elemento Finito (FE) foi desenvolvido com base na trajetória de impressão para simular e analisar o processo de tração. Resultados experimentais mostraram que a introdução de apenas 3,8% de conteúdo de fibra no compósito pode melhorar significativamente a resistência à tração em mais de 300%. Um aumento no comprimento da célula foi capaz de fortalecer as características de tração de forma convincente devido à mudança de orientação e grau de alinhamento da fibra na estrutura. Em contrapartida, a redução do comprimento da célula e a inserção de mais fibra representaram um padrão inverso em relação à razão de recuperação de forma do compósito, o que teve um impacto adverso nos materiais com mudança de forma. Chegou-se à conclusão de que as propriedades mecânicas e o efeito de memória de forma do compósito reforçado com fibra contínua impresso em 3D podem ser otimizados ajustando os parâmetros geométricos e o conteúdo de fibra.