3D 프린팅 복합재 발포 튜브의 에너지 흡수

고분자 발포체는 낮은 밀도와 큰 변형 능력으로 인해 매력적인 에너지 흡수 소재이지만, 균일한 발포체는 강성이 제한적이고 재료 효율이 낮다는 문제가 있습니다. 본 연구에서는 연속 섬유 강화 발포 복합재로 제작된 3D 프린팅 방사형 밀도 구배 튜브(RGDT)의 에너지 흡수 및 변형 메커니즘을 탐구했습니다. 각 층에 적합한 인쇄 매개변수를 선택하기 위해 인쇄 온도와 층 높이가 발포에 미치는 영향을 분석했습니다. 층 높이 0.3mm에서 190°C, 210°C, 270°C의 온도로 각각 0.88, 0.65, 0.45 g/cm³의 밀도를 갖는 외층, 중간층, 내층을 제작했습니다. 이 세 개의 개별 튜브를 동심으로 조립하여 내부로 갈수록 밀도가 감소하도록 했습니다. 준정적 팽창 시험을 통해 높이 구배와 층간 연결 방식이 기계적 반응에 미치는 영향을 평가했습니다. 접착제로 접합된 높이 구배 RGDT는 18.92 J/g의 비에너지 흡수율을 달성했으며, 이는 직접 조립된 동일 높이 RGDT보다 약 80% 높은 수치입니다. 접착제 접합은 층간 미끄러짐을 줄이고 하중 전달을 개선했으며, 높이 구배는 층의 협응 변형을 촉진했습니다. 팽창 하중 하에서 연속적인 원주 방향 섬유는 인장 하중을 지지하고, 발포 매트릭스는 압축 및 밀집되어 두 구성 요소 모두 에너지를 흡수했습니다. 제안된 RGDT는 낮은 밀도와 향상된 기계적 성능 및 에너지 흡수 능력을 결합하여 항공우주 및 운송 분야의 경량 충격 보호를 위한 설계 전략을 제공합니다.