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3D打印新型管路,改變復合材料加工方式,用于制造碳纖維和玻纖增強復合材料管道
發布時間:2019-12-31
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輕質復合材料的生產在航空航天、汽車和國防等領域有很高的要求,在這些領域,減輕重量且保證強度和耐用性是完成任務的關鍵因素。但是,這是一個非常耗時且昂貴的過程。

 

ExOne是一家總部位于美國的增材制造公司,專門從事金屬和砂子粘合劑噴射的3D打印領域研究。目前ExOne已開發出一種替代方案,使制造復雜的碳纖維玻璃纖維增強零件成為可能,從而免于使用構建復雜幾何形狀且成本高昂的工具。這意味著不需要溶劑、放氣工具或用鑿子等輔助方式方法。

 

該技術是一種沖刷工藝,使用堅固但可溶解的3D打印二氧化硅或陶瓷砂芯。根據特定的強度要求,在復合鋪層之前3D打印水溶性噴涂劑或Te,以留下沒有孔隙的表面,然后在表面上通過織物或疊加的方式增添復合材料。固化后,可溶的支撐材料便容易用自來水沖洗掉,留下空心的復合材料部件。而且溶解的介質也可以回收并重新用于以后的3D打印。

 

ExOne首席技術官里克·盧卡斯(Rick Lucas)說:“這是一段時間以來我們一直在努力,這是我們要瞄準并追求的市場。我們有在復合材料行業工作過的工程師,了解人們對復合材料制造業現狀的更深層次需求。”

 

自2013年以來,ExOne工程師首次發現他們可以將二氧化硅或陶瓷砂粒與180°C水溶性的溶劑粘合,而難點集中在涂覆步驟和運用粘合劑噴射3D打印來優化材料。盧卡斯解釋說:“我們通常使用的陶瓷砂是多孔的。因此,如果您只是將復合材料鋪在上面,并在壓力和加熱條件下進行高壓滅菌,然后將其固化;那么樹脂將滲入復合材料中,而不再被洗掉。因此,我們必須在上面涂一層涂層以防止這種情況發生。在過去的一年左右的時間里,我們一直在花很多時間來改進涂層的方法和工藝,并確保為客戶提供了很好的涂層選擇。”

 

現在,這種方法用于制造碳纖維和玻璃纖維增強的復合材料,包括飛機風管、壓力罐、護罩、支柱和心軸,尤其是對于以前不適合通過傳統的技術進行制造的設計。例如,一家為重型直升機提供風管的公司REC,使用ExOne的沖洗工具在兩架CH-35K直升機上為風管創建了芯軸,并將這些直升機成功交付給美國海軍陸戰隊進行演示。

 

3D打印新型管路,改變復合材料加工方式,用于制造碳纖維和玻纖增強復合材料管道

使用3D打印水溶性管路 制造的碳纖維復合材料管道

 

ExOne還試圖應對傳統高壓滅菌工藝中遇到的另一個常見挑戰——熱膨脹及對零件幾何形狀的影響。通過沖洗工藝,可以通過更換粉末來控制膨脹并最大程度地減少變形。例如,硅砂的高熱膨脹系數可能適用于某些材料,但在其他需要較低熱膨脹系數的情況下,陶瓷砂可能是更合適的選擇。

 

目前,該技術主要在美國通過ExOne的采用中心按需提供。但該公司表示,希望在不久的將來將這些功能擴展到歐洲,并可能隨著需求的增長與合作伙伴合作。ExOne還在努力通過下一代版本進一步完善粘合劑方案,將提供更高的強度、更精細的分辨率和更高的溫度性能。(來源:中關村在線)

 
 

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