通過3D打印制作的新型反射纖維

來源：廣西增材制造協(xié)會

在“3D打印反光纖維的制造和測量”中，致力于研究增材制造工藝的新材料。使用新的逆向反射纖維，作者提供了一種材料組合，其具有以前聞所未聞的復雜（非圓形、非凸起）橫截面，也具有光學散射特性。這種新型纖維是逐層構(gòu)建的，但隨后可以用作纖維。

隨著熱拉伸再次成為創(chuàng)造復雜纖維的熱門，研究人員利用聚合物、金屬、彈性體等。對于這個研究項目，他們創(chuàng)造了一個3D打印的預制棒，用于逆向反射光，或者正如作者所解釋的那樣，“反射角是入射角的負面。”預制棒由聚合物和金屬、纖維作為逆向反射光的元素。

a）3D打印聚碳酸酯（PC）預制棒的頂視圖，其中有五個銦帶渠道。預制件的外橫截面包含彎曲的蛇形輪廓。 b）同一預制棒的側(cè)視圖。 c）在顯微鏡下透射環(huán)氧樹脂的拉伸纖維（透射光圖像）。 d）相同的樣品，但能反射光。 c和d中的兩個圖像都說明了相同的內(nèi)容

“反射表面上的玻璃珠是反光表面的一個熟悉的例子，”研究人員表示�！盀榱耸鼓嫦蚍瓷渥畲蠡�，聚合物的折射率應接近1.9。在該指數(shù)處，圓柱體或球體將光線折射到光軸和背面的交叉點�！�

預制棒在Stratasys Fortus 450MC打印機上進行3D打印，填充物處于最高設置，因為試圖增加它否則失敗;銦的問題在于它比PC密度大得多，預制棒必須能夠抵抗變形。

“因此，應該使用跟蹤多個同心路徑的打印路徑來抵消來自液體銦的向外流體靜壓力，以保持橫截面并防止銦在汲取爐中聚集（結(jié)塊），”研究人員表示。

3D打印預制件橫截面的演變：1）兩個連接外環(huán)和內(nèi)部PC芯的橋，2）五個橋加固外環(huán)，3）類似于2但減少通道體積以減少銦體積和拉伸過程中的向外壓力，4）類似于3但具有更厚的橋梁以進一步加固。

“作為我們的品質(zhì)的重要因素，我們計算單根光纖逆向反射的光量相對于白色反射標準的光量。然后兩者都被截取的區(qū)域縮放。這產(chǎn)生了重新調(diào)整的相對回射比（RRR），”研究人員總結(jié)道。

a）說明反射的光線跟蹤。 b）RRR與外部折射率。紅線表示我們的纖維（n = 1.58，RRR = 260）。折射率剛好超過1.9時出現(xiàn)峰值RRR值。

“復雜的橫截面預制件很容易通過增材制造來實現(xiàn)，未來的努力將探索添加多種材料。”材料研究在3D打印方面繼續(xù)變得更加復雜，尤其是復合材料從連續(xù)纖維到線材聚合物、亞麻生物復合材料以及無數(shù)其他材料。