Details

Предметом исследования в данной работе является фильтрация полимерного расплава через пучок углеволокон. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Анализ современных методов переработки термопластичных ПКМ 2. Формирование физических допущений и уравнений, описывающих фильтрацию высоковязкого расплава термопласта в пористой среде пучка волокон. 3. Разработка математической модели процесса пропитки, учитывающей геометрию камеры сопла, давление расплава, температуру, скорость печати и конфигурацию пучка волокон. 4. Проведение вычислительного исследования на базе созданной модели для оценки влияния ключевых технологических параметров на степень пропитки и время пребывания материала в нагревательной зоне. 5. Определение оптимальных технологических параметров В результате было проведено математическое моделирование процесса пропитки в процессе печати, был проведен сравнительный анализ результатов, полученных в процессе моделирования с экспериментальными данными. Модель качественно отражает пористость получаемого композита. Для достижения данных результатов в работе были разработаны: прототип 3д-принтера и расчетный модуль на языке программирования Python для моделирования пропитки углеволокна термопластичным связующим.

The subject of this study is the filtration of a polymer melt through a carbon fiber bundle.The objectives addressed in the course of this research were as follows: 1. Analysis of modern processing methods for thermoplastic polymer matrix composites (PMCs). 2. Formulation of physical assumptions and governing equations describing the filtration of a highly viscous thermoplastic melt through the porous medium of a fiber tow. 3. Development of a mathematical model of the impregnation process, accounting for nozzle chamber geometry, melt pressure, temperature, printing speed, and fiber tow configuration. 4. Conducting a computational study based on the developed model to evaluate the influence of key process parameters on the degree of impregnation and the residence time of the material in the heating zone. 5. Determination of optimal technological parameters. Mathematical modeling of the impregnation process during co-extrusion 3D printing was performed, along with a comparative analysis of the simulation results and experimental data. The model qualitatively captures the porosity of the resulting composite. To achieve these results, a prototype 3D printer and a Python-based computational module for simulating carbon fiber impregnation with a thermoplastic matrix were developed.