弹性体结构型能量吸收体在头盔护垫、车辆衬垫等领域应用广泛，3D打印中的熔融丝材制造（FFF）因成本、速度和分辨率优势被广泛使用，但受限于耗材特性，难以制造低硬度弹性体，材料性能范围远小于传统可浇铸弹性体树脂。现有可溶解模具研究缺乏通用性，无法适配真空注入和多材料铸造。

创新点：利用FFF打印水溶性丁二酚乙烯醇共聚物（BVOH）可溶解模具，结合真空铸造技术，实现多种几何复杂、材料多样的弹性体能量吸收体制造，其特征分辨率优于直接FFF制造，且兼容多材料铸造。

图形摘要

图1。Ashby绘制的Shore A硬度计及弹性体通过FFF打印的断裂伸长与树脂铸造模型的对比图。

1.材料与基础实验：选用BVOH等多种模具材料及聚氨酯、硅胶、环氧树脂等可浇铸树脂，通过膨胀实验筛选出对树脂兼容性最好的水溶剂，通过溶解实验确定BVOH在70℃水中溶解效果最佳。

图2。测试工件模具设计 （a） 测试工件，（b） 3D打印模具的外部视图，（c） 测试工件在模具内的朝向，（d） 显示入口（底部）和出口（顶部）端口的位置前视图。

2.模具设计与打印：设计测试工件模具、互穿四面体晶格、Iroko圆柱形壳体等多种模具，采用Prusa MK4打印机打印BVOH模具，优化打印参数。

3.树脂制备与浸渍：采用真空输注装置填充树脂，部分样品添加染料区分多材料，泡沫树脂直接填充无需真空。

图3。评估了穿透四面体晶格几何形状：（a） V1 支柱构件角度较浅，空隙空间较小，桁架直径较大;（b） V2 支柱构件角度更陡，空隙空间较大，桁架直径较小。

4.模具溶解与性能测试：树脂固化后用70℃水溶解模具，通过准静态压缩测试（MTS载荷架）和落塔冲击测试（CEAST 9350系统）表征样品性能，对比直接FFF打印与铸造样品的表面质量。

图4。（a） IPL模具设计的通用方案，展示了每个晶格与其各自进出口歧管的连接，（b） V2晶格CAD渲染的横截面，（c） 3D打印的BVOH V2模具，（d） Iroko模具CAD渲染图。

1. 模具与样品精度：铸造测试工件可复现模具细节，特征偏差略高于直接打印BVOH，但分辨率限制源于模具打印技术而非铸造工艺。

2. 互穿晶格性能：V1（高密度）和V2（低密度）晶格特征清晰，多材料无混合；V2晶格能量吸收效率高于V1，可复位V2晶格最高效率达43%，含SC-15环氧的晶格效率最高但不可逆。

3. Iroko壳体性能：应力–应变曲线呈稳定力平台，20A硅胶壳体效率最高达49.6%，效率在宽硬度范围内保持稳定。

4. 其他结构与表面质量：成功制造泡沫聚氨酯晶格、陀螺晶格等多种结构；铸造弹簧表面质量和几何分辨率显著优于直接FFF打印样品，溶剂平滑可改善表面层线。

研究实现了增材制造与可浇铸树脂的结合，拓展了能量吸收体的材料选择范围。

未来可开发多材料可溶解模具，采用正交且选择性溶解方式，使不可打印树脂紧密接触，制造几何更复杂的多材料物体。

可将该技术应用于小中批量复杂或定制结构制造，如产品原型、旧部件维修替换等，结合计算建模与优化方法，进一步提升能量吸收体性能，探索材料梯度设计等新方向，推动其在更多工程领域的应用。

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