连续纤维3D 打印的非热压罐工艺

作者:本刊编译 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-03-19
连续纤维3D打印是在打印头内采用快速固化的热固性树脂对高性能的连续干纤维进行浸渍,该技术不需要模具或其他支撑材料,因此缩短了交付周期,降低了成本。

连续纤维3D打印(简称“CF3D”)将复合材料与3D打印工艺结合在一起,创造出了一种无需模具的非热压罐工艺,由此而大幅降低了成本、缩短了交付周期。

非热压罐工艺
连续纤维3D打印的非热压罐工艺

CF3D专利技术是一种革命性的复合材料制造工艺。与采用昂贵的预浸纤维不同,它是在打印头内采用快速固化的热固性树脂对高性能的连续干纤维(如AS4、IM7和T1100等)进行浸渍。该打印头被连接到采用CF3D 软件控制的一台工业机器人上。将完全浸渍的纤维从打印头中拉出后,用高强度能源(如紫外线、热等)直接作用在湿纤维上,纤维瞬间固化,从而获得一个真正的3D复合材料部件。由于纤维被拉出后立即固化,因此CF3D技术不需要模具或其他支撑材料。

这使得设计可以随时更改,缩短了交付时间,而且复杂的设计可以采用又强又轻的复合材料被打印出来。CF3D 不限于铺叠的2D层压板,还可以从XY平面向Z方向打印纤维,这就开启了设计的可能性,通过在主应力应变方向离散打印纤维,使得载荷路径得到优化。现在,多个组件可以变成单独的一个部件,减少了紧固件,使得部件更轻、更有效。

CF3DCF3D工艺的3D打印应用

CF3D工艺的主要优势是:

1. 消除了昂贵的资产装备,如模具、热压罐和加热炉;

2. 自动铺放纤维,消除了昂对的人力成本;

3. 低成本地实现了高性能干纤维的原位浸渍;

4. 可随时改变设计,复杂的设计能够用复合材料打印出来;

5. 能够直接将功能打印到复合材料部件上。

CF3D工艺减少了密集的人工操作,消除了对昂贵的资本设备如热压罐和加热炉的需要,从而进一步降低了成本和复合材料部件制造的进入壁垒。CF3D部件也可以被打印成净形状,从而减少材料浪费并再进一步地降低成本。由于CF3D 工艺是采用干纤维而且是原位浸渍,因此应用在工艺中的材料成本指数低于预浸料(+50倍)。CF3D能够打印结构纤维(如碳纤维、Kevlar芳纶纤维等)和功能纤维(如光导纤维、金属丝等)。

这项创新入选了2019 JEC创新奖3D打印类的决赛圈。参与研究的合作伙伴是空军研究实验室、FCA / Comau、洛克希德马丁公司和西门子。

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