第一百零七期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动

第一百零七期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动

（院研究生会肖凯 图/文）2025年3月5日上午，pg电子官网第一百零七期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动在16幢202教室顺利举行。pg电子官方网站汪斌老师莅临指导，主讲人分别为23级机械工程学硕的研究生陈明浩陈明浩、徐震宵、马云龙、俞涛、张蕊和杨镇宇。2024级机械工程学硕的研究生积极参与了此次活动。

陈明浩同学汇报的主题是《碳纤维表面改性增强聚碳酸酯复合材料的制备与3D打印性能研究》。聚碳酸酯（PC）因优异性能在工程塑料中广泛应用，尤其在电动汽车轻量化领域。3D打印技术可高效制造复合材料，降低成本。已知碳纤维（CF）增强复合材料力学性能好，但与PC基体界面结合差。国内外研究通过表面处理和施胶剂改善界面性能。采用螺杆挤出式增材制造，设计不同打印方向和表面处理方式（碱处理、施胶剂等）。通过FTIR、XPS、拉曼光谱仪分析CF表面化学成分；接触角测试评估润湿性；SEM观察微观形貌；万能试验机测试力学性能。目前已完成碳纤维的脱浆处理，去除表面原有施胶剂，并进行重新上浆实验。预期通过自制施胶剂改善CF与PC界面结合，提升复合材料力学性能和3D打印性能。

徐震宵同学汇报的主题是《面向3D打印的聚乳酸基竹塑复合材料组分优化及打印工艺优化研究》。本次报告会以“3D打印材料优化和工艺优化”为主题，从选题背景及意义、国内外研究现状、研究方法及内容等方面深入讲解。由于石油基塑料问题存在环境污染大、降解时间长、依赖不可再生能源等问题，引发“白色污染”。研发环保塑料制品成为关键，中国发起“以竹代塑”倡议，旨在减少塑料污染，应对气候变化。旨在研发适用于FDM的竹纤维增强PLA复合材料，提高力学性能和层间结合，实现其在各类应用中的可行性。以PLA为基体，加入竹纤维进行增强，同时添加PBAT等聚合物增韧。研究竹纤维与PLA的复合制备工艺，探究最优材料复合比例。对竹纤维进行表面改性，增强力学性能和界面结合。探索合适的打印参数，增强打印件力学性能和层间结合，探讨实际应用可行性。

马云龙同学汇报的主题是《螺杆挤出式3D打印在线监控与质量优化》。选题依据：螺杆挤出式3D打印具有材料兼容性广、效率高、成本低等优势，但在制造过程中易出现错误，熔体流量实时测量困难，影响打印精度与可靠性。开发在线监控系统和熔体流量监测控制系统，对优化生产、提升打印质量意义重大。国外研究通过激光轮廓测量、监测电机电流、使用激光雷达和视觉摄像头等方法进行打印质量相关研究，但目前仍缺乏有效的熔体流量实时测量手段。设计基于MQTT云服务器的系统，实现3D打印机打印参数和状态实时上传及远程控制，具备设备接入、数据流转、文件存储、状态监测、远程调参等功能。构建精准流量监测系统，利用视觉检测系统实时监控打印流量，配合流量控制机构提升打印稳定性和质量。介绍了设备与云平台通信程序设计流程，对比了传统图像处理（带激光和不带激光）和深度学习处理（带激光，YOLOV11）方式，深度学习处理在特定训练参数下取得了较高的召回率、精度和mAP值。

俞涛同学汇报的主题是《基于五轴3D打印机的增材制造与路径规划研究》。传统的三轴3D打印机在打印复杂曲面结构时受限于分层制造方式，往往需要大量支撑结构，不仅增加了材料消耗，还降低了制造效率和打印质量，本研究在理论和实践层面均具有重要意义，不仅有助于推动五轴3D打印技术的发展，也对高端制造产业的转型升级具有深远的影响。目标设计一台可以完成五轴打印的AC轴打印机，并打印实物，使用该设备打印实验样条测试力学性能，并与传统打印方式进行对比。

张蕊同学汇报的主题是《3D打印纤维增强构件铣削机理与实验研究》。3D打印技术发展促使纤维增强复合材料应用渐广，但因其各向异性、高硬度等特性，铣削加工易出现纤维断裂、表面损伤等问题，影响产品性能与应用。深入研究铣削机理，优化加工参数，对推动 3D 打印纤维增强构件的应用意义重大。探究铣削力、温度和表面粗糙度规律，建立数学模型，优化铣削参数，提升加工工艺效果，结合多自由度轨迹规划提高加工精度和表面质量。并进行铣削实验设计，分析材料特性及参数影响；研究铣削机理并多目标优化；开展多自由度加工应用，规划铣削路径。预期构建模型、优化参数、撰写论文；可能面临铣削平台搭建、测量设备缺乏、算法学习等困难，但依托实验室条件和团队指导，研究具备可行性。

杨镇宇同学汇报的主题是《大丝束连续碳纤维增强复合材料3D打印装置及工艺研究》。碳纤维增强复合材料（CFRP）因轻质高强、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。但传统制造工艺（如热压罐、模压）存在成本高、周期长、复杂结构成型难等问题。增材制造（3D打印）可实现复杂结构一体化成型，降低材料浪费，但现有技术多局限于短切纤维或小丝束碳纤维增强材料，大丝束连续碳纤维的3D打印仍面临技术瓶颈。开发大丝束连续碳纤维3D打印装置与工艺，可以突破传统复合材料制造的局限性，推动高性能复合材料在高端领域的低成本、快速制造。

汪斌老师对本次活动的所有主讲人们的汇报得到了肯定容较为扎实，选择的方向较新颖，内容较为扎实，但是还是需要继续深入挖掘学习。