3D打印成型制品的性能分析,對非充氣輪胎的結構進行了三次優化處理。并針對結構優化后的第三代非充氣輪胎的3D打印成型制品測試了其三向剛度,同時結合測試結果與計算機仿真結果對比分析可知,當釆用非充氣輪胎3D打印成型時所用TPU材料性能的50%屬性仿真時,3D打印非充氣輪胎的實際三向剛度與仿真結果相當。而釆用非充氣輪胎3D打印成型時所用TPU材料性能的100%屬性仿真時,3D打印成型的非充氣輪胎在三向剛度上只能達到100%屬性仿真時的60%左右,說明了采用3D打印技術進行非充氣輪胎的成型對輪胎的性能存在一定損失。此外,對比分析充氣輪胎與非充氣輪胎在相同載荷下的三向剛度,非充氣輪胎的各向剛度值遠大于充氣輪胎的各向剛度值。而非充氣輪胎的側向剛度大,將有助于提髙汽車的操縱穩定性。利用拉伸測試、TGA測試、DSC測試、TMA測試、變溫拉伸測試、等雙軸拉伸測試等對比研究了各熱塑性聚氨酯彈性體材料的性能,并篩選出LANXESS-PC930作為性能相對最優的TPU材料。LANXESS-PC930的拉伸強度最大為45.1Mpa,各級曲撓次數最多,耐曲撓性最優。同時玻璃化溫度Tg最小為-40.4°C,等雙軸拉伸過程中各應變條件下滯后圈面積所代表的的能耗最小。此外,在材料耐熱性上,雖然LANXESS-PC930的軟化溫度只達到180°C,略低于LANXESS-PR930的軟化溫度,但隨溫度升高,LANXESS-PC930的儲能模量E最終保持率最好。同時在變溫拉伸測試過程中,LANXESS-PC930在100°C、125°C時拉伸強度依然保持最大,表明了相對來說LANXESS-PC930的耐熱性最好。

熔融擠出儀和毛細管流變儀研究TPU材料的流變性能,同時借助JGRW-線材探究了基于FDM技術的3D打印工藝參數與成型制品性能的關系,優化了3D打印工藝參數。在保持其他3D打印工藝參數相同時,隨著3D打印填充率的提高,3D打印成型制品的性能逐漸變好;在一定溫度區間中,保持其他3D打印工藝參數相同,隨著3D打印溫度的提高,3D打印成型制品的性能逐漸變差。此外通過對3D打印成型制品斷面形貌的觀察,最終確認了JGRW-線材的最佳3D打印打印溫度為21。

采用FDM技術使用JGRW-線材成功3D打印了結構復雜的非充氣輪胎,同時結合3D打印成型的非充氣輪胎其性能分析,優化了非充氣輪胎的結構設計,并研宄了結構優化后的第三代非充氣輪胎其3D打印成型制品的三向剛度。研究發現當采用JGRW-線材性能的50%進行計算機仿真時,可以保證3D打印非充氣輪胎的實際三向剛度與仿真結果相當,而采用JGRW-線材性能的100%進行計算機仿真時,仿真所得的三向剛度與3D打印非充氣輪胎的實際剛度相差較大。此外,對比分析充氣輪胎與非充氣輪胎在相同載荷條件下的三向剛度,3D打印非充氣輪胎制品的各向剛度值大于充氣輪胎的各向剛度值,而非充氣輪胎的側向剛度大,有助于提髙汽車的操縱穩定性。
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