3D打印技术的瓶颈是材料限制问题，3D打印材料性能亟待增强，碳纤维复合材料可提高3D打印成品的材料性能。在复合材料制备过程中，碳纤维在复合材料中容易形成团聚现象，要让碳纤维均匀地散布于复合材料中来制备具备优越性能的碳纤维复合材料。需要根据碳纤维和聚乳酸材料的基本特性和加工成型特点，设计同时满足3D打印工艺特性的微型挤丝装置，并结合理论和实验对装置结构设计进行分析验证。碳纤维复合材料的加工性能、流变特性与3D打印工艺使用的普通塑料差异极大。目前，国内仍没有针对3D打印工艺技术对碳纤维复合材料的特殊性要求研发的挤料装置以及不同工艺条件对材料影响进行研究。
研究目的是通过分析研究聚乳酸和碳纤维的基本特性，设计3D打印用碳纤维复合材料的挤料装置，挤出丝状的碳纤维复合材料，再经由3D打印机打印，可增强3D打印材料自身性能和大幅提升3D打印技术制作的产品性能，扩大3D打印技术可应用范围，乃至直接应用在工业领域。同时，解决碳纤维复合材料成型制造中复杂繁琐、低效率的工艺流程、较高的成本及对模具的高精度需求和损耗，且无法成型复杂的模型的问题。
3D打印技术与碳纤维复合材料的结合相辅相成有利于解决我国碳纤维复合材料制品与国外相比利用率低、性能不稳定、价格偏高等问题，同时推动3D打印材料和碳纤维材料领域的快速发展，掌握3D打印碳纤维复合材料技术和3D打印用碳纤维复合材料的制备技术，加快我国针对满足不同打印材料要求的3D打印技术更新迭代，大幅提升我国在3D打印技术和新型材料领域的研究水平和国际竞争力，强化我国碳纤维材料的加工制造水平和能力，有利于推动确立我国在先进数字化制造领域的国际领先地位。
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