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技術概述

美國宇航局格倫研究中心（NASA Glenn Research Center）的創新者與路易斯維爾大學和美國空軍合作，開發了一種增材制造技術，使用熱固性聚酰亞胺樹脂生產具有高溫性能的復合材料零件。

該工藝使用選擇性激光燒結（SLS）來熔融加工NASA新型RTM370酰亞胺樹脂的粉末狀產品，該樹脂填充有精細研磨的碳纖維。隨后可以對所得復合材料零件進行后固化，為高溫航空航天應用做準備，從而提供可承受300°C以上溫度的3D打印復合材料零件。

這是增材制造聚合物技術的重大進步，通過提供一種需要相對較低熔融溫度的SLS工藝，創建得到具有高溫能力的復合材料，從而能夠對具有復雜幾何形狀的零件進行3D打印，以實現高性能應用。

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技術特征

NASA的這項技術是首個成功實現高溫碳纖維填充熱固性聚酰亞胺復合材料的3D打印技術。對碳纖維填充的RTM370進行選擇性激光燒結后進行后固化，以實現更高的溫度性能，從而獲得玻璃化轉變溫度為370℃的復合材料部件。

▲NASA 通過SLS 工藝3D打印的熱固性聚酰亞胺復合材料，打印完成后需進行后固化。

SLS工藝通常使用熱塑性聚合物粉末，所得零件的有效溫度范圍為150-185°C，但與傳統加工材料相比，通常較弱。最近，高溫熱塑性塑料已經通過高溫SLS工藝制造成3D零件，需要380°C的熔化溫度，但這些部件的可用溫度范圍仍低于200°C。

NASA的熱固性聚酰亞胺復合材料在150-240°C之間可熔融加工，允許使用常規SLS 3D打印設備。隨后，使用多步驟循環對所得零件進行后固化，將材料緩慢加熱至略低于其玻璃化轉變溫度，同時避免在過程中發生尺寸變化。

這項發明將極大地有利于航空航天公司為需要超過300°C應用的發動機部件生產具有復雜幾何形狀的部件，同時具有豐富的其他潛在應用，包括但不限于軍用飛機的傳統部件打印和生產高性能電動汽車的部件。

技術優勢

高溫性能：NASA的熱固性聚酰亞胺復合材料在極高溫度（超過300°C）下仍能保持機械性能。

高性能復雜3D部件的易生產性：需要高溫應用的復雜結構物體可以通過常規SLS設備進行3D打印。

制件輕量化：RTM370復合材料制成的部件比金屬部件輕30%。

清潔環保：RTM370采用無溶劑生產工藝，不會產生任何有害的揮發性化合物。

優異的抗沖擊性和焦炭產率：RTM370復合材料在環境和高溫下表現出高的抗沖擊性能和優異的耐磨性。

文章來源：3D科學谷