3D打印非充氣輪胎結(jié)構(gòu)優(yōu)化與三向剛度對(duì)比研究
來源:杰呈3D打印
發(fā)布時(shí)間:2025-09-22 11:30:59
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3D打印成型制品的性能分析,對(duì)非充氣輪胎的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三次優(yōu)化處理。并針對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的第三代非充氣輪胎的3D打印成型制品測(cè)試了其三向剛度,同時(shí)結(jié)合測(cè)試結(jié)果與計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果對(duì)比分析可知,當(dāng)釆用非充氣輪胎3D打印成型時(shí)所用TPU材料性能的50%屬性仿真時(shí),3D打印非充氣輪胎的實(shí)際三向剛度與仿真結(jié)果相當(dāng)。而釆用非充氣輪胎3D打印成型時(shí)所用TPU材料性能的100%屬性仿真時(shí),3D打印成型的非充氣輪胎在三向剛度上只能達(dá)到100%屬性仿真時(shí)的60%左右,說明了采用3D打印技術(shù)進(jìn)行非充氣輪胎的成型對(duì)輪胎的性能存在一定損失。此外,對(duì)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(yuǎn)大于充氣輪胎的各向剛度值。而非充氣輪胎的側(cè)向剛度大,將有助于提髙汽車的操縱穩(wěn)定性。利用拉伸測(cè)試、TGA測(cè)試、DSC測(cè)試、TMA測(cè)試、變溫拉伸測(cè)試、等雙軸拉伸測(cè)試等對(duì)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(duì)最優(yōu)的TPU材料。LANXESS-PC930的拉伸強(qiáng)度最大為45.1Mpa,各級(jí)曲撓次數(shù)最多,耐曲撓性最優(yōu)。同時(shí)玻璃化溫度Tg最小為-40.4°C,等雙軸拉伸過程中各應(yīng)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(dá)到180°C,略低于LANXESS-PR930的軟化溫度,但隨溫度升高,LANXESS-PC930的儲(chǔ)能模量E最終保持率最好。同時(shí)在變溫拉伸測(cè)試過程中,LANXESS-PC930在100°C、125°C時(shí)拉伸強(qiáng)度依然保持最大,表明了相對(duì)來說LANXESS-PC930的耐熱性最好。

熔融擠出儀和毛細(xì)管流變儀研究TPU材料的流變性能,同時(shí)借助JGRW-線材探究了基于FDM技術(shù)的3D打印工藝參數(shù)與成型制品性能的關(guān)系,優(yōu)化了3D打印工藝參數(shù)。在保持其他3D打印工藝參數(shù)相同時(shí),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(qū)間中,保持其他3D打印工藝參數(shù)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(duì)3D打印成型制品斷面形貌的觀察,最終確認(rèn)了JGRW-線材的最佳3D打印打印溫度為21。

采用FDM技術(shù)使用JGRW-線材成功3D打印了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的非充氣輪胎,同時(shí)結(jié)合3D打印成型的非充氣輪胎其性能分析,優(yōu)化了非充氣輪胎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并研宄了結(jié)構(gòu)優(yōu)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(fā)現(xiàn)當(dāng)采用JGRW-線材性能的50%進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真時(shí),可以保證3D打印非充氣輪胎的實(shí)際三向剛度與仿真結(jié)果相當(dāng),而采用JGRW-線材性能的100%進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真時(shí),仿真所得的三向剛度與3D打印非充氣輪胎的實(shí)際剛度相差較大。此外,對(duì)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(cè)向剛度大,有助于提髙汽車的操縱穩(wěn)定性。
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