通过3D打印制作的新型反射纤维

来源：广西增材制造协会

在“3D打印反光纤维的制造和测量”中，致力于研究增材制造工艺的新材料。使用新的逆向反射纤维，作者提供了一种材料组合，其具有以前闻所未闻的复杂（非圆形、非凸起）横截面，也具有光学散射特性。这种新型纤维是逐层构建的，但随后可以用作纤维。

随着热拉伸再次成为创造复杂纤维的热门，研究人员利用聚合物、金属、弹性体等。对于这个研究项目，他们创造了一个3D打印的预制棒，用于逆向反射光，或者正如作者所解释的那样，“反射角是入射角的负面。”预制棒由聚合物和金属、纤维作为逆向反射光的元素。

a）3D打印聚碳酸酯（PC）预制棒的顶视图，其中有五个铟带渠道。预制件的外横截面包含弯曲的蛇形轮廓。 b）同一预制棒的侧视图。 c）在显微镜下透射环氧树脂的拉伸纤维（透射光图像）。 d）相同的样品，但能反射光。 c和d中的两个图像都说明了相同的内容

“反射表面上的玻璃珠是反光表面的一个熟悉的例子，”研究人员表示。“为了使逆向反射最大化，聚合物的折射率应接近1.9。在该指数处，圆柱体或球体将光线折射到光轴和背面的交叉点。”

预制棒在Stratasys Fortus 450MC打印机上进行3D打印，填充物处于最高设置，因为试图增加它否则失败;铟的问题在于它比PC密度大得多，预制棒必须能够抵抗变形。

“因此，应该使用跟踪多个同心路径的打印路径来抵消来自液体铟的向外流体静压力，以保持横截面并防止铟在汲取炉中聚集（结块），”研究人员表示。

3D打印预制件横截面的演变：1）两个连接外环和内部PC芯的桥，2）五个桥加固外环，3）类似于2但减少通道体积以减少铟体积和拉伸过程中的向外压力，4）类似于3但具有更厚的桥梁以进一步加固。

“作为我们的品质的重要因素，我们计算单根光纤逆向反射的光量相对于白色反射标准的光量。然后两者都被截取的区域缩放。这产生了重新调整的相对回射比（RRR），”研究人员总结道。

a）说明反射的光线跟踪。 b）RRR与外部折射率。红线表示我们的纤维（n = 1.58，RRR = 260）。折射率刚好超过1.9时出现峰值RRR值。

“复杂的横截面预制件很容易通过增材制造来实现，未来的努力将探索添加多种材料。”材料研究在3D打印方面继续变得更加复杂，尤其是复合材料从连续纤维到线材聚合物、亚麻生物复合材料以及无数其他材料。