3D打印成型制品的性能分析,对非充气轮胎的结构进行了三次优化处理。并针对结构优化后的第三代非充气轮胎的3D打印成型制品测试了其三向刚度,同时结合测试结果与计算机仿真结果对比分析可知,当釆用非充气轮胎3D打印成型时所用TPU材料性能的50%属性仿真时,3D打印非充气轮胎的实际三向刚度与仿真结果相当。而釆用非充气轮胎3D打印成型时所用TPU材料性能的100%属性仿真时,3D打印成型的非充气轮胎在三向刚度上只能达到100%属性仿真时的60%左右,说明了采用3D打印技术进行非充气轮胎的成型对轮胎的性能存在一定损失。此外,对比分析充气轮胎与非充气轮胎在相同载荷下的三向刚度,非充气轮胎的各向刚度值远大于充气轮胎的各向刚度值。而非充气轮胎的侧向刚度大,将有助于提髙汽车的操纵稳定性。利用拉伸测试、TGA测试、DSC测试、TMA测试、变温拉伸测试、等双轴拉伸测试等对比研究了各热塑性聚氨酯弹性体材料的性能,并筛选出LANXESS-PC930作为性能相对最优的TPU材料。LANXESS-PC930的拉伸强度最大为45.1Mpa,各级曲挠次数最多,耐曲挠性最优。同时玻璃化温度Tg最小为-40.4°C,等双轴拉伸过程中各应变条件下滞后圈面积所代表的的能耗最小。此外,在材料耐热性上,虽然LANXESS-PC930的软化温度只达到180°C,略低于LANXESS-PR930的软化温度,但随温度升高,LANXESS-PC930的储能模量E最终保持率最好。同时在变温拉伸测试过程中,LANXESS-PC930在100°C、125°C时拉伸强度依然保持最大,表明了相对来说LANXESS-PC930的耐热性最好。

熔融挤出仪和毛细管流变仪研究TPU材料的流变性能,同时借助JGRW-线材探究了基于FDM技术的3D打印工艺参数与成型制品性能的关系,优化了3D打印工艺参数。在保持其他3D打印工艺参数相同时,随着3D打印填充率的提高,3D打印成型制品的性能逐渐变好;在一定温度区间中,保持其他3D打印工艺参数相同,随着3D打印温度的提高,3D打印成型制品的性能逐渐变差。此外通过对3D打印成型制品断面形貌的观察,最终确认了JGRW-线材的最佳3D打印打印温度为21。

采用FDM技术使用JGRW-线材成功3D打印了结构复杂的非充气轮胎,同时结合3D打印成型的非充气轮胎其性能分析,优化了非充气轮胎的结构设计,并研宄了结构优化后的第三代非充气轮胎其3D打印成型制品的三向刚度。研究发现当采用JGRW-线材性能的50%进行计算机仿真时,可以保证3D打印非充气轮胎的实际三向刚度与仿真结果相当,而采用JGRW-线材性能的100%进行计算机仿真时,仿真所得的三向刚度与3D打印非充气轮胎的实际刚度相差较大。此外,对比分析充气轮胎与非充气轮胎在相同载荷条件下的三向刚度,3D打印非充气轮胎制品的各向刚度值大于充气轮胎的各向刚度值,而非充气轮胎的侧向刚度大,有助于提髙汽车的操纵稳定性。
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