繼上周推出的PEEK材料耐高溫3D打印機之后，陜西恒通3D打印設(shè)備又添一員猛將---高性能連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料3D打印機。此款設(shè)備是由機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室3D打印研究團隊與陜西恒通研發(fā)團隊共同研發(fā)，為全國首創(chuàng)。

碳纖維復(fù)合材料在航天、軍工、電子等諸多領(lǐng)域都有著很廣泛的應(yīng)用，碳纖維復(fù)合材料是航空航天結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分，常用于飛機和航天器的內(nèi)部骨架以及發(fā)動機等零件的固定支架等。

隨著科技的不斷進步，碳纖維復(fù)合材料制品業(yè)進入了平常人的生活中，小到羽毛球拍，大到汽車無處不見到碳纖維復(fù)合材料的身影。碳纖維復(fù)合材料的強度要高于銅，自身重量卻小于鋁，與玻璃纖維相比，碳纖維還有高強度、高模量的特點，是非常優(yōu)秀的增強型材料。還可以作為新型的非金屬材料進行應(yīng)用，它的主要特點有：高強度、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、電模量、抗高溫、抗腐蝕、傳熱、比重小和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)異性能。但高昂的制造成本限制了復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用。與現(xiàn)有主要的復(fù)材制造技術(shù)，如熱壓罐成型技術(shù)、傳遞模塑（RTM）成型技術(shù)、纏繞成型技術(shù)、自動鋪放技術(shù)相比，本次推出的復(fù)合材料3D打印工藝，具有成本低、效率高、無需模具、材料可回收利用等優(yōu)勢，能實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件的快速制造，詳見表1。

表格 1 復(fù)合材料3D打印工藝對比

高性能連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料3D打印技術(shù)是以連續(xù)纖維增強熱塑性高分子材料，實現(xiàn)高性能復(fù)合材料零件直接3D打印，采用連續(xù)纖維與熱塑性高分子材料為原材料，利用同步復(fù)合浸漬-熔融沉積的3D打印工藝實現(xiàn)復(fù)合材料制備與成形的一體化制造。

圖1連續(xù)纖維增強聚合物基復(fù)合材料3D打印原理[1]

經(jīng)測試，所制備的Cf/PLA（Cf-27wt%）復(fù)合材料抗彎強度達到了350MPa左右，抗彎模量達到了30GPa，是傳統(tǒng)PLA零件（48~53MPa）的7倍左右，如圖2所示。經(jīng)試驗，采用復(fù)合材料3D打印工藝可以實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件的快速制造，圖3為打印出的薄壁結(jié)構(gòu)零件。

圖2可通過改變工藝參數(shù)實現(xiàn)復(fù)合材料力學(xué)性能調(diào)控

圖3碳纖維增強PLA復(fù)合材料薄壁樣件，a)為薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，b)為尾翼結(jié)構(gòu)

隨著該技術(shù)的成熟和3D打印設(shè)備的上市，將大大降低碳纖維復(fù)合材料制件的生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)效率，必將推動熱塑性復(fù)合材料更廣泛的應(yīng)用。我們將擇日在微信公眾號上發(fā)布設(shè)備的圖片及具體技術(shù)參數(shù)，請大家持續(xù)關(guān)注。

相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)-發(fā)明專利：

（1）一種連續(xù)長纖維增強復(fù)合材料3D打印機及其打印方法，ZL2014103256503.3，2016.02，授權(quán)

（2）一種纖維增強復(fù)合材料多自由度3D機及其打印方法，ZL201410325554.9，2016.08，授權(quán)

（3）一種連續(xù)纖維增強復(fù)合材料3D打印頭及其使用方法，201410706201.3，公開

（4）一種連續(xù)纖維增強復(fù)合材料3D打印的多級送絲打印頭，201510633569.6，公開

推薦閱讀>>>國內(nèi)第一臺PEEK材料耐高溫3D打印機已于昨日正式推出