增材制造技術在單件小批量的復雜結構快速制造中具有優勢,由于其“所見即所得”的特性,節省了許多傳統復合材料加工工藝冗雜的環節,節省了時間和成本。同時,連續纖維3D打印設備的開發,使其加工出來的樹脂基復合材料,具備和金屬基復合材料相媲美的優秀性能。在航空航天領域高度定制化零部件的加工流程中,有很高的應用價值。
最近,國外研究人員在伊利諾伊大學香檳分校安裝了一種新設備,將最新的增材制造技術帶入校園。與眾所周知的金屬或塑料增材制造不同,該設備可以打印用于航空航天領域的輕質和大型結構復合材料。
據悉,這種改變范式的復合材料技術,可以創造具有更為復雜形狀的結構,并且其力學性能接近傳統航空航天復合材料。
目前全球范圍內,高性能復合材料仍然局限于用手工鋪設樹脂填充的織物或纖維,并需要在高壓釜中長時間加熱。現如今,可以用機器人鋪設纖維,將它們快速固化成形狀,然后在加熱爐中固化,只需很短的時間。有了連續纖維強度的加持,這將是目前世界上最強的增材制造復合材料。
但仍有許多技術工作需要完成。熱固性復合材料是通過化學反應融合在一起的,不像那些需要壓力和高溫才能固化的復合材料。結合這種最新的增材制造技術,為航空航天結構的設計和制造提供了豐富的選擇和可能,以及消耗更少的能源。但熱固性復合材料面臨回收難的問題。研究人員正在開發這些打印結構拓撲優化的新方法,讓結構更加耐用。另一個是深入研究增材制造樹脂的特性,開發可回收的熱固性復合材料。
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