美實(shí)驗(yàn)室3D打印高強(qiáng)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

據(jù)美國《設(shè)計(jì)新聞網(wǎng)》2014年4月14日報(bào)道，硅谷Arevo實(shí)驗(yàn)室推出制造高強(qiáng)度碳復(fù)合材料最終產(chǎn)品的3D打印技術(shù)。該技術(shù)使用的基體材料有聚醚酰亞胺，以及蘇威公司的KetaSpire PEEK、AvaSpire PAEK、PrimoSpire自強(qiáng)化聚亞苯基、Radel PPSU (聚苯亞砜)樹脂。3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)不是打印機(jī)，而是可以在幾個(gè)商用熔絲3 D打印機(jī)上使用的材料和軟件。該技術(shù)主要針對航空航天、國防和醫(yī)療原始設(shè)備制造商。

Arevo實(shí)驗(yàn)室的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料最終產(chǎn)品3 D打印技術(shù)包括高溫、融絲打印機(jī)頭設(shè)計(jì)以及為配合新碳纖維和碳納米管增強(qiáng)高溫基聚合物如PEEK的開發(fā)固件。這些產(chǎn)品，加上專用的三維模型設(shè)計(jì)與分析軟件，已進(jìn)行了打印測試。Arevo實(shí)驗(yàn)室宣稱，其正與一些打印機(jī)硬件公司一起修改他們的產(chǎn)品，目的是為航空航天、國防和醫(yī)療應(yīng)用打印出最終的零部件產(chǎn)品。

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使用PEEK和其他先進(jìn)增強(qiáng)聚合物進(jìn)行3D打印具有挑戰(zhàn)性。MarkOne公司已打印出了碳纖維增強(qiáng)尼龍基體的復(fù)合材料，尼龍基體是比PEEK更低端的聚合物樹脂。但該技術(shù)與當(dāng)前的融絲系統(tǒng)不兼容，需要自定義打印機(jī)。 本文來自123

一般來說，使用3D打印制造碳纖維復(fù)合材料部件比傳統(tǒng)方法優(yōu)越。“一方面，你可以更精確地控制碳纖維的取向，而不是像傳統(tǒng)的擠出或注塑方法來定型。”Arevo實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Bheda認(rèn)為。由于3D打印的復(fù)合材料零件一次只能制造一層，每一層可以實(shí)現(xiàn)任何所需的纖維取向。

“我們相信已經(jīng)有足夠多的人在研制打印機(jī)，這需要很多的技術(shù)，”Bheda說，“我們認(rèn)為應(yīng)對碳纖維復(fù)合材料3D打印技術(shù)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵在于解決材料問題。在這一研究領(lǐng)域，我們看到?jīng)]有足夠的研發(fā)活動。我們理解為：目前的3D打印市場還主要集中在原型，而不是最終產(chǎn)品。” 內(nèi)容來自123456

arevo實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化了碳纖維和碳納米管增強(qiáng)的基體聚合物的配比，發(fā)明了特定的擠壓技術(shù)使聚合物更適合于増材制造。増強(qiáng)的材料被設(shè)計(jì)成具有耐高溫和耐化學(xué)物質(zhì)的卓越性能。例如，Solvay公司三個(gè)等級的KetaSpire PEEK樹脂剛剛空客鑒定合格，用于制造飛機(jī)內(nèi)飾。一種是使用碳纖維增強(qiáng)，此外還可以用是玻璃纖維增強(qiáng)?？湛椭拌b定合格的蘇威公司的Radel R-7000 PPSU樹脂，是專門制作飛機(jī)內(nèi)飾的材料。 123,123

Arevo實(shí)驗(yàn)室做的另一件事是為其三維模型開發(fā)專用軟件算法設(shè)計(jì)與分析軟件。軟件設(shè)計(jì)工程師可以設(shè)定3D打印碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料部件的纖維取向，優(yōu)化特定機(jī)械、電和熱性能，開發(fā)更輕、更強(qiáng)、更持久的組件。（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 胡燕萍） 本文來自123