“南京特塑复材杯” 纤维增强热塑性复合材料增材制造学生竞赛圆满落幕

一、赛事概况

2022年12月22日， “南京特塑复材杯”纤维增强热塑性复合材料增材制造学生竞赛顺利落下帷幕。本次大赛由SAMPE中国总会热塑性复合材料专委会主办，南京特塑复合材料有限公司赞助支持。SAMPE中国大陆总会由来自国内外先进材料、特别是航空航天先进复合材料及其加工制造应用领域的科研单位、高等院校、工厂企业的专家、学者、科技工作者自愿联合组成的。学会宗旨是打造国际化，产、学、研、用交流的平台，服务中国尖端制造领域及高新材料产业科研与发展。通过组织技术论坛、展览会、出版期刊及书籍、网站信息发布的方式，为行业人士提供了一个交流思想、发布信息、展示企业与产品的平台，以达到共享新材料及其制造技术信息的目的。

图1 SAMPE大陆总会LOGO

大赛旨在普及纤维增强热塑性复合材料增材制造材料选择、结构设计及制造工艺知识，提升设计、优化、分析、建模及3D打印制造技术的能力。为同学们搭建一个施展才华的国际舞台，鼓励同学们放开思路、积极创新、发挥团队智慧，齐心协力将自己心目中轻质高强的作品完美“打印”出来呈现给业界。

本赛事设定的打印基材形式为纤维增强热塑性复合材料，同时也采取开放式选材规则，即：参赛者可在短纤维增强或者连续纤维增强复合材料中自由选择，也可在工程塑料和特种工程塑料级树脂，如 PA、PPS、PEEK 等树脂基中自由选择打印耗材与打印机，特别指出，构件结构需全部由 3D 打印制造。作者自行根据目标制件尺寸要求进行打印路径规划并进行打印。鼓励选用连续纤维增强热塑性复合材料作为打印耗材。

参赛者完成一个矩形简支梁的设计与打印。简支梁的外形尺寸固定为 250.0×30.0×15.0mm3，内部结构可以自由设计。组委会将根据简支梁的外观质量、尺寸精度、承载变形及最大载荷重量比等指标对参赛作品进行打分，以各项成绩之和作为作品的最终分数。

图2 各代表队提交的作品

图3 比赛现场测试

竞赛分为连续纤维增强热塑性复合材料增材制造组和短纤维增强热塑性复合材料增材制造组，两组比赛独立评比。

图4 连续纤维组获奖名单

图5 短纤维组获奖名单

图6 现场颁奖照片

在本次赛事中，有几点现象值得关注：

1.连续纤维增强3D打印比短切纤维3D打印更受关注

无论从参赛队伍数量、参赛高校级别还是现场观众的热情程度来看，连续纤维增强3D打印的复合材料是当下的热点。

2.增强体的选择上，碳纤维占了主导

两个组别的冠军队伍都选择了碳纤维为增强体，其他参赛选手大多数也选用了碳纤维，也出现了碳纤维、芳纶纤维混用的组合。

3.3D打印技术提高了复合材料的设计自由度

本次赛事出现了许多有代表性的结构设计，如波纹夹芯三明治板结构、负泊松比单元夹芯三明治板结构和拓扑结构等等。

图7 波纹夹芯三明治板结构

图8 负泊松比夹芯三明治板结构

本次大赛为SAMPE学会首次举办以纤维增强热塑性复合材料增材制造为主题的学生竞赛，专家出题的出题紧扣复合材料行业发展方向，同学们在参与过程中也积累了工程实践经验和共同协作的能力。少年强则中国强！预祝大赛越办越好！