美國空軍研究實驗室（AFRL）材料與制造部門的一個小組正在與美國宇航局格倫研究中心和路易斯維爾大學(xué)合作開發(fā)高溫3D打印復(fù)合聚合物材料。

合作者最近在其開發(fā)過程中取得了成就：他們成功地制作了3D打印的耐熱溫度高于300°C的增強聚合物復(fù)合材料部件。測試的材料是含有碳纖維長絲的高溫?zé)峁绦詷渲?，其提供額外的強度和耐久性而沒有明顯增加的重量。

“這是復(fù)合材料添加劑制造領(lǐng)域的一個非常有影響力的突破，”正在開發(fā)這種材料的聚合物基復(fù)合材料和加工研究小組的科學(xué)家Hilmar Koerner博士說道。 “這些3D打印部件可承受高于300攝氏度的溫度，使其可用于渦輪發(fā)動機更換部件或發(fā)動機排氣周圍的高溫區(qū)域?！?/span>

事實上，高溫3D打印材料可能對空軍有很大的用處，并為制造具有成本效益，耐用且高度耐用的部件提供了手段。然而，也許空軍的材料最重要的特征是其重量輕。

如上所述，碳纖維增強聚合物具有與一些金屬的強度相匹配的潛力，而沒有金屬材料的重量。出于顯而易見的原因，對于空軍而言，輕型替代品對于空軍來說非常吸引人：復(fù)合材料可以允許創(chuàng)造更輕的飛機，這又可以打開門以增加飛機航程，優(yōu)化燃料消耗并最終削減成本。

據(jù)研究人員介紹，在聚合物粉末激光燒結(jié)工程中遇到了許多挑戰(zhàn)。研究人員使用未增強的聚合物粉末，發(fā)現(xiàn)印刷后的部件在后處理測試中會簡單地融化掉。

當(dāng)Koerner博士建議在聚合物中添加碳纖維填料時，結(jié)果顯著更好。據(jù)報道，碳纖維的存在使得“從激光到基體的能量轉(zhuǎn)移更好”。最終，這種技術(shù)使團隊能夠3D打印高溫聚合物復(fù)合材料部件，甚至可能是“最高溫度”聚合物復(fù)合材料部件做過。

AFRL首席材料工程師Jeffery Baur博士說：“高溫材料的加工非常困難且昂貴，甚至使用傳統(tǒng)的制造技術(shù)?！庇捎谒鼈兺ǔＳ糜谲娛绿囟☉?yīng)用，因此這類材料的供應(yīng)商基礎(chǔ)并不多。

“這一突破將使我們能夠以具有成本效益的方式添加制造高溫復(fù)合材料部件。 此外，高溫聚合物復(fù)合材料部件體積小，功能復(fù)雜，不僅對空軍極為有利和有利，而且有望成為整個行業(yè)改變游戲規(guī)則的一部分。”