来源：碳纤维链
2025年4月28日，《Progress in Additive
Manufacturing》发表德黑兰国立技能大学、加兹温卡尔高等教育学院、瓦尔明伊斯兰阿扎德大学瓦尔明 - 皮什瓦分校最新研究《The
effect of marine environment and carbon fibers reinforcement on
compressive strength of the various design of PLA 3D-printed porous
lattice structures》（海洋环境和碳纤维增强对不同设计的聚乳酸（PLA）3D打印多孔晶格结构抗压强度的影响）。
文章研究了海洋环境和碳纤维增强对不同设计的PLA
3D打印多孔晶格结构压缩强度的影响。研究人员使用熔融丝制造（FFF）方法，利用普通聚乳酸（PLA）和碳纤维增强PLA两种类型的丝材制作晶格结构。这些晶格结构采用了三种不同的单元类型：方形、圆形和六边形，每种单元又以三种不同的图案形式呈现（简单、中心和上部）。样品在三种不同环境中放置一周：空气、室温海水溶液和高于45°C的海水溶液。随后对样品进行了压缩测试。
结果表明，具有方形单元的晶格结构显示出最高的压缩失效力，其次是六边形和圆形单元。高温海水溶液中的样品表现出最高的压缩力，这与高温下更好的层间粘附有关。相比之下，放置在室温海水溶液中的样品压缩力有所下降。此外，使用普通PLA丝材打印的样品显示出更高的压缩力，而添加碳纤维则导致压缩力下降。其中，简单设计且用普通PLA丝材在温暖环境下打印的方形晶格结构显示出最高的压缩力：3229.67N。对于圆形和六边形晶格结构，相应的值分别为1324.22N和1907.21N。
为了更好地分析结果，研究人员检查了断裂样品的力-位移图，并拍摄了断裂样品的照片及其SEM图像。实验还揭示了不同环境条件对样品性能的影响。例如，盐颗粒渗透到打印层之间增加了样品的孔隙率和层间间隙，从而降低了样品强度。然而，在温暖环境下，样品的层间粘附得到了改善，即使存在盐分，其强度也有所增加。研究表明，晶格结构的设计、所用材料以及环境条件对其压缩性能有显著影响。这一发现对于优化晶格结构在不同环境中的应用具有重要意义。
实验方法
使用FFF方法生产多孔晶格结构，采用两种类型的丝材：纯PLA和碳纤维增强PLA。
设计了三种不同类型的单元格：方形、圆形和六边形，并在每种单元格中使用了三种不同的图案类型（简单、中心和上部）。
样品被放置在三种不同的环境中：空气、室温海水溶液和高温海水溶液。
压缩测试结果
方形单元格的晶格结构显示出最高的压缩失效力，其次是六边形和圆形单元格。
高温海水溶液中的样品表现出最高的压缩力，这与高温导致更好的层间粘附有关。
室温海水溶液中的样品经历了压缩力的下降。
使用纯PLA丝材打印的样品具有更高的压缩力，添加碳纤维导致压缩力下降
材料与方法
不同环境提供
样品分为三组，每组置于不同的环境条件下进行压缩测试。
环境条件包括空气、室温海水溶液和高温海水溶液
宽度为10毫米的晶格草图 SS (a)，SC (b)，SU (c)，CS (d)，CC (e)，CU (f)，HS (g)，HC (h)，HU (i)
增强聚乳酸丝材（a）和HS样品在各个阶段的打印过程（b）、（c）和（d）
使用的材料和设备（a），加热器（b），以及压缩测试（c）
结果与讨论
方形晶格的压缩结果
在所有方形晶格结构中，SSP样本在温暖溶液中表现最佳，压缩力为3229.67N。
添加碳纤维使样品变脆，降低了压缩力。
盐环境导致样品强度降低，而温暖环境有助于增加层间粘附。
圆形晶格的压缩结果
CSP样本在温暖环境中表现出最高压缩力1324.22N。
温暖环境比盐环境增加了约10-15%的压缩力。
盐环境导致样品变脆，层间粘附减弱。
六边形晶格的压缩结果
HSP样本在温暖环境中表现出最高压缩力1907.21N。
温暖环境改善了层间粘附，减少了盐渗透。
添加碳纤维降低了样品的强度，表现为更脆的失败模式。
结论
方形晶格结构表现出最高的压缩失效力，其次是六边形和圆形结构。
高温海水溶液中的样品表现出最高的压缩强度。
纯PLA丝材在压缩强度方面始终优于碳纤维增强PLA。
温暖环境促进了更好的层间粘附，而盐环境加剧了层分离。
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