3D打印机认为，由于能够构建一系列三维模压物体，常常在工业应用和HOME使用的内部使用。
3D打印机中成型方法最常见的选择是融合沉积建模（FDM）技术。FDM涉及使用热量在层中沉积连续的树脂长丝。
一系列用于3D打印机的灯丝已经开发出来，其中大多数是由热塑性树脂制成的。关键的长丝材料包括ABS树亚博网站下载脂、聚乳酸树脂、工程塑料、超级工程塑料和通过在热塑性树脂中添加碳纤维或玻璃纤维制成的复合材料。
3D打印机依赖于灯丝材料加热软化和冷却硬化——灯丝材料的这一特性是3D打印过程的基石。亚博网站下载
差分扫描卡路里扣r（DSC）能够详细分析融合和结晶，这对于选择材料和模塑条件的设定非常重要。
用户利益
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DSC在选择和设置不同3D打印机丝的成型条件时是有效的。
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DSC掌握了灯丝热特性对模塑产品的物理性质和可塑造性的影响。
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即使在相同树脂的长丝中，热性质的差异也可以通过DSC容易地确认。
本文概述了一种测量3D打印机多种复合丝的热性能的研究。使用Shimadzu热分析仪进行这些测量。
测量样品
表1显示了3D打印机测量的复合长丝范围。图1显示了样品材料1和2的外观。亚博网站下载
图1。样品材料外观（左：（1）尼龙6+短纤维CF亚博网站下载RP，右：（2）尼龙6+连续纤维CFRP）。图片来源：岛津科学仪器
取样和测量条件
样品材料的范围如表1所示。短纤维被切成圆亚博网站下载形切片，而连续纤维被切成3毫米长。切割后，将样品放入细胞中（图2）。表2显示了使用的测量条件。
表1。测量样本清单。资料来源：Shimadzu科学仪器
| 不。 |
样本名称 |
| （1） |
尼龙6+短纤维碳纤维布 |
| （2） |
尼龙6+连续纤维碳纤维布 |
| （3） |
尼龙6 + GFRP连续纤维 |
| （4） |
PEEK +短纤维CFRP |
| (5) |
PEEK +短纤维CFRP |
| (6) |
尼龙6+短纤维碳纤维布 |
表2。测量条件。资料来源：Shimadzu科学仪器
| ． |
． |
| 仪器 |
DSC-60加上差分扫描量热计 |
| 升温速率 |
10˚C/ min |
| 温度范围 |
0˚C - 245˚C（样品（1），（2），（3），（6））
30˚C - 400˚C(样品(4,5)) |
| 样品重量 |
10毫克 |
| 大气 |
氮 |
图2。采样条件（左：短光纤，右：连续光纤）。图像信用：Shimadzu科学仪器
尼龙6长丝的测量结果
图3显示了样品1、2、3和6的DSC曲线。
图3。样品（1），（2），（3）和（6）的DSC曲线。图像信用：Shimadzu科学仪器
比较DSC曲线突出显示它们各自的热特性 - 样品1,3和6的差异表现出显着的吸热峰，由于大约200℃至220℃。
这表明这些样品是结晶的。熔化温度是3D打印机温度设置的指标。
由于在样品2中检测到熔融，没有吸热峰，但可以注意到接近66˚C的玻璃化转变，证实该材料为非晶态。
发现样品3的熔融峰被发现约204℃ - 小于样品1和6的峰，由于玻璃纤维含量增加和样品3中的树脂含量降低。
除了熔化或玻璃化转变外，每一种样品材料都表现出所谓的“逐渐吸热变化”。“这发生在从室温到200˚C的很宽的温度范围内。
预计这种变化是由于水的蒸发，促使研究人员使用岛津DTG-60同时热重分析/差热分析仪测量重量变化。
图4。样品的TG曲线(2)。图像来源:岛津科学仪器
图4是样品2的TG曲线，这里省略了DTA曲线。测量结果显示，当温度达到200˚C时，重量下降2.0%;这被认为是被吸附的水蒸发的结果。
尼龙6容易以这种方式吸附水分的趋势意味着这种材料通常在用作3D打印机的灯丝之前是干燥的。
图5。样品(5)不同干燥时间的SC曲线。图像信用：Shimadzu科学仪器
图5显示通过在80℃下干燥0小时（开始），1.5小时和18小时后的样品2的DSC测量获得的结果。数据显示，各个样品的玻璃化转变温度从65.8μC增加到103.1℃，然后持续干燥至108.7μc。
水作为增塑剂，导致玻璃化转变在较低温度下发生，随着含水量的增加。可成形性也根据水含量而改变，1强调需要进行预处理以干燥灯丝材料。
聚醚醚酮长丝的测量结果
图6显示了样品4和5的DSC曲线。可在143.1˚C下观察到样品4的玻璃化转变，熔融发生在340.2˚C下。样品5的玻璃化转变发生在146.8˚C下。
图6。样品（4）和（5）的DSC曲线。图片来源：岛津科学仪器
由于结晶引起的放热峰值在189.5℃时存在，而引起的熔融峰存在于336.6℃。这些样品在熔化温度下表现出大约4μC的差异。
图7。2 .样品(4)和(5)的DSC曲线nd跑图片来源：岛津科学仪器
图7显示了第二次运行的结果。在这种运行中，在冷却至室温并再次加热之前，将两个样品加热至400μC。
通过比较两种样品材料的熔合热来估计样品的相对结晶度。亚博网站下载
这里，通过使用使用DTG-60获取的树脂重量除以熔化所需的热量来计算融合的热量。
当使用3D打印机成型时，灯丝被加热和熔化，从喷嘴孔挤出并沉积。然后冷却和凝固。
如果DSC的第二次运行被视为等同于冷却和凝固后对模制产品的测量，则样品4的模制产品将被视为比样品5的产品具有更高的结晶度，因为样品4的熔融热更大。
结晶度的这些差异可以影响模塑产品的物理性质，尤其是它们的机械强度。
结论
本文探讨了使用的使用DSC为3D打印机测量一些复合纤维。
即使长丝由相同的树脂组成，它们在热性能方面也表现出差异；例如熔化温度、玻璃化转变温度和熔化热。
这些差异可能会潜在地影响成型产品的成型性和物理性能，因此进行充分的热分析来评估长丝材料的热性能是至关重要的。
参考文献
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贾宁，张志强，(2004)增强塑料及其复合材料的力学性能，力学学报，23 (7)，729
致谢
由岛津科学仪器公司的A. N亚博网站下载aganishi原创的材料制作。
此信息已采购，审核和调整了Shimadzu科学仪器提供的材料。亚博网站下载
有关此来源的更多信息，请访问Shimadzu科学仪器。