從凱夫拉爾纖維到人造木地板，到處都有復(fù)合材料。它們堅(jiān)固，尺寸穩(wěn)定，耐磨損且耐腐蝕。

盡管飛機(jī)機(jī)身通常由復(fù)合布和環(huán)氧樹脂的交替層制成，但大多數(shù)由碳纖維，玻璃填充物或金屬粉末增強(qiáng)的熱塑性塑料制成。最終的結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固，輕巧。

然而，制造這些結(jié)構(gòu)具有挑戰(zhàn)性。手動過程既耗時又需要大量技能。因此，自動化方法效率更高，但需要在復(fù)雜且難以擴(kuò)展的機(jī)械上進(jìn)行大量投資。

對于較小的零件，3D打印已被證明是可行的選擇，但技術(shù)障礙阻礙了其廣泛采用。問題之一是在構(gòu)建過程中功能性添加劑（顆粒和增強(qiáng)纖維）結(jié)塊和沉降。另外，在傳統(tǒng)的3D打印機(jī)上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)光纖對準(zhǔn)。

停止沉淀

Fortify開發(fā)了3D打印機(jī)，該打印機(jī)解決了與打印復(fù)合零件相關(guān)的問題。這家位于波士頓的初創(chuàng)公司將其流程稱為“數(shù)字復(fù)合材料制造（DCM）”。

相關(guān)人員表示，這些技術(shù)中最重要的技術(shù)是連續(xù)動力學(xué)混合（CKM）。通過將體系的光敏聚合物樹脂與功能性添加劑共混，連續(xù)循環(huán)以及在某些情況下在整個印刷過程中加熱所得混合物，可以防止結(jié)塊和沉淀。

這些添加劑包括金屬薄片，碳纖維或陶瓷纖維以及阻燃劑，每種添加劑均具有理想的特性，如果沒有CKM，這些特性將難以利用。更重要的是，這些特性在整個構(gòu)建過程中是一致的，相關(guān)人員提出的一個屬性在許多3D打印機(jī)的設(shè)計中都缺失了。

他說：“使用傳統(tǒng)的3D打印機(jī)，沉淀可能在幾分鐘之內(nèi)發(fā)生，因此，與底部相比，底部的物理特性會有所不同。” 解決方案通常是使用盡可能小的添加劑顆粒，但這往往會限制印刷零件的功能特性。CKM消除了所有這些，為使用更重的添加劑和更高濃度的添加劑打開了大門，同時實(shí)現(xiàn)了一致的材料性能。”

相關(guān)人員補(bǔ)充說，F(xiàn)ortify還采取措施來促進(jìn)添加劑和基礎(chǔ)樹脂的粘合。“我們通過對添加劑進(jìn)行化學(xué)處理來做到這一點(diǎn)，以使它們與樹脂良好結(jié)合，并在適當(dāng)?shù)那闆r下使它們具有磁響應(yīng)性。”

及時凍結(jié)

磁性感應(yīng)是DCM難題的第二部分。在CKM確保整個構(gòu)建過程中一致的光纖分布的地方，F(xiàn)luxprint技術(shù)提供了這些光纖的選擇性對齊方式，使它們可以在各層之間互鎖并圍繞承載幾何形狀纏繞。

Fluxprint通過在整個構(gòu)建區(qū)域引入磁場來實(shí)現(xiàn)此目的，本質(zhì)上是使纖維“處于關(guān)注狀態(tài)”足夠長的時間，足以使紫外線“凍結(jié)”它們和周圍的樹脂。在連續(xù)的層中重復(fù)該過程，最終在需要此類屬性的區(qū)域中生產(chǎn)出具有增強(qiáng)的強(qiáng)度，熱性能或電導(dǎo)率的零件。

相關(guān)人員說：“這種選擇性比對有一些令人興奮的用途。” “考慮將3D打印的插件用于塑料注塑模具。您可以對齊纖維以防止薄型部件破裂，如果要印刷整個模具，則可以加強(qiáng)流道周圍的部分以改善耐磨性。另一方面，您可以使用Fluxprint編程可分離的支撐，這些支撐要比使用傳統(tǒng)3D打印技術(shù)構(gòu)建的支撐要容易得多。”

移場

自2016年成立以來，F(xiàn)ortify已部署了多個試驗(yàn)系統(tǒng)。它計劃在今年年底之前部署大約十二個。迄今為止，其應(yīng)用包括塑料注射模具和嵌件，靜電裝配夾具，醫(yī)療設(shè)備部件以及專有技術(shù)，。

他說：“由于我們在整個構(gòu)建過程中都具有體素級控制，并且擁有廣泛的具有增強(qiáng)的電氣和機(jī)械性能的材料組合，因此我們預(yù)計我們的技術(shù)將廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)。” “例如，如果您希望某個區(qū)域具有更高的導(dǎo)熱性，則只需更改纖維的方向即可。我們也看到了RF（射頻）和微波領(lǐng)域的公司的極大興趣，這些公司期望使用我們的技術(shù)來獲得所需的特性，而不是用許多不同材料組裝零件的傳統(tǒng)方法。”

但是，有一個陷阱：對齊每個體素非常耗時。擁有這種控制水平是一種“祝福和詛咒”。“利用它的最佳方法之一是使用有限元分析和類似的工程工具來識別CAD模型中的應(yīng)力位置并僅加固那些區(qū)域。” 然后，用戶可以用簡單的交叉陰影線填充工件的余量。

研究人員說，通過使用這種方法，“可以確保整個零件的材料特性一致，而Fluxprint正是在最需要的位置提供了優(yōu)化的微觀結(jié)構(gòu)。”

文章來源：賢集網(wǎng)

原標(biāo)題：《【復(fù)材資訊】在復(fù)合材料中調(diào)整添加劑可改善3D打印零件性質(zhì)》