3D打印復(fù)合材料的案例
未來十年，3D打印復(fù)合材料將成為價(jià)值20億美元的產(chǎn)業(yè)
導(dǎo)讀：纖維增強(qiáng)聚合物3D打印正在迅速接近商業(yè)臨界點(diǎn)。在接下來的十年中，市場將增長到20億美元（約130億人民幣），設(shè)備安裝和應(yīng)用將擴(kuò)大，技術(shù)也將繼續(xù)成熟。但是，增長伴隨著挑戰(zhàn)，生產(chǎn)、供應(yīng)鏈和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的建立以及制造商數(shù)量亟待整合。
△3D打印復(fù)合材料2021-2031：技術(shù)和市場分析
南極熊獲悉，IDTechEx在最新市場報(bào)告“3D打印復(fù)合材料2021-2031：技術(shù)和市場分析”中提供了復(fù)合材料3D打印市場的全面視圖，包括10年預(yù)測、材料和打印機(jī)基準(zhǔn)研究、應(yīng)用案例研究和基于訪談的公司簡介。
技術(shù)與材料分析
報(bào)告重點(diǎn)關(guān)注纖維增強(qiáng)聚合物 (FRP)，其中大部分市場由玻璃纖維和碳纖維熱塑性塑料主導(dǎo)。這不是一項(xiàng)全新的技術(shù)，而是建立在整個(gè)3D打印行業(yè)的發(fā)展之上，并且需要時(shí)間發(fā)展并達(dá)到商業(yè)成熟點(diǎn)。當(dāng)前市場上有多種3D打印復(fù)合材料方法，主要圍繞材料（連續(xù)纖維與短切纖維；熱塑性與熱固性）以及適合工業(yè)組織、專業(yè)消費(fèi)者或業(yè)余愛好者的桌面打印機(jī)特性。
△聚合物復(fù)合材料概述。資料來源：IDTechEx報(bào)告“3D打印復(fù)合材料2021-2031：技術(shù)和市場分析”
IDTechEx分析師通過廣泛的初步采訪和對(duì)市場的長期研究，提供了全面的打印機(jī)制造商分析和打印機(jī)基準(zhǔn)研究。這對(duì)于了解市場潛力、技術(shù)差異化、痛點(diǎn)和局限性以及市場狀況至關(guān)重要。報(bào)告詳細(xì)說明了使用成熟技術(shù)熔融長絲制造(FFF) 的變體對(duì)熱塑性復(fù)合材料進(jìn)行3D打印，以及許多新興技術(shù)的發(fā)展，包括在光敏聚合物中實(shí)現(xiàn)短切纖維排列、高通量、多軸打印機(jī)、更大規(guī)模、增加纖維含量、熱固性分配、多材料能力等。
展開 Stratasys將展示3D打印在復(fù)合材料生產(chǎn)中的潛力
鳳凰環(huán)氧樹脂材料廠家https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48186.html
今年的歐洲復(fù)合材料展將展示Stratasys展示其最新的復(fù)合材料3D打印解決方案。參觀展臺(tái)的參觀者將了解在整個(gè)生產(chǎn)過程中實(shí)施增材制造時(shí)，許多行業(yè)如何享受時(shí)間和成本效益。Stratasys將展示其FDM和PolyJet技術(shù)在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過程中的多功能性，從全功能原型到工具和最終生產(chǎn)零件。Eckhart，IDEC和Wehl＆Partner，Santa Cruz和McLaren等眾多重要客戶將出席展臺(tái)。
對(duì)于復(fù)合材料工具應(yīng)用，與傳統(tǒng)工具方法相比，3D打印提供了引人注目的商業(yè)案例。Stratasys開發(fā)的高溫材料以及其FDM生產(chǎn)級(jí)3D打印機(jī)的吞吐量提高，可以在數(shù)小時(shí)或數(shù)天內(nèi)制造復(fù)雜的疊層/犧牲工具，而不是傳統(tǒng)的幾周或幾個(gè)月。
在展臺(tái)上，Stratasys將展示一系列客戶案例，展示如何在各行各業(yè)中使用耐用且輕巧的3D打印復(fù)合材料工具。一個(gè)這樣的例子是Santa Cruz自行車，其中包括使用3D打印工具生產(chǎn)的許多碳纖維部件。使用Stratasys FDM 3D打印，高端山地自行車制造商能夠快速生產(chǎn)全功能原型并以前所未有的速度迭代更多設(shè)計(jì)，從而簡化了整體設(shè)計(jì)流程。此外，該公司通過按需3D打印高性能復(fù)合材料工具克服了傳統(tǒng)工具對(duì)小批量復(fù)合材料生產(chǎn)的限制 - 從而加快了部件加工速度，而成本只是其中的一小部分。
展位上的另一位重要客戶將是IDEC和Wehl＆Partner，這是西班牙領(lǐng)先的航空航天復(fù)合材料解決方案供應(yīng)商。使用Stratasys F900生產(chǎn)系統(tǒng)和ULTEM 1010樹脂，該公司在不到60小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)出預(yù)成型工具，與傳統(tǒng)方法相比，減少了67％。
Stratasys的復(fù)合材料行業(yè)Fortus 380碳纖維3D打印機(jī)的旗艦解決方案是現(xiàn)場直播。
展開 瑞典Sandvik公司宣布3D打印出金剛石復(fù)合材料
據(jù)外媒CNET報(bào)道，瑞典Sandvik公司宣布已經(jīng)開發(fā)出一種利用3D打印技術(shù)制造金剛石復(fù)合材料的方法。這種材料可以形成許多定制的形狀。鳳凰環(huán)氧樹脂903https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48239.html
金剛石是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)之一，過去3D打印金剛石是無法想象的。現(xiàn)在也才剛剛開始突破這種可能性。
Sandvik采用了立體光固化（SLA）技術(shù)，利用一種由金剛石微粉和聚合物組成的漿料打印并燒結(jié)固化成金剛石復(fù)合材料，這種材料經(jīng)過測試保持了金剛石的物理性能。
盡管有這些特性，3D打印金剛石復(fù)合材料并不能保持天然金剛石的光澤，但它確實(shí)展示了3D打印如何逐漸從原型設(shè)計(jì)領(lǐng)域轉(zhuǎn)向?qū)嶋H制造業(yè)。結(jié)合其增材制造和后處理方面的強(qiáng)大技術(shù)，Sandvik將使得人們能夠?qū)⑷我庑螤畹慕饎偸瘧?yīng)用在航空航天、汽車等未設(shè)涉足過的應(yīng)用領(lǐng)域。
Sandvik公司稱，3D打印金剛石復(fù)合材料用于機(jī)床，其使用壽命將比碳化硅長10倍，比耐磨鋼長100倍。
目前，Sandvik對(duì)該產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和上市時(shí)間均未做出說明。
展開 準(zhǔn)確預(yù)測應(yīng)力和裂縫傳播，復(fù)合材料仿真軟件助力3D打印釋放工業(yè)再設(shè)計(jì)潛力
許多涉及復(fù)合材料3D打印的公司都在努力確定其3D打印部件的行為方式。借助Fortify打印分析軟件和Fluxprint打印功能以及MultiMech將作為一種工具，為具有優(yōu)化纖維取向的復(fù)合材料零件的閉環(huán)迭代設(shè)計(jì)提供所需的反饋。MultiMech與Fortify的合作將使用戶能夠優(yōu)化復(fù)合材料零件的設(shè)計(jì)和增材制造，以適應(yīng)特定的應(yīng)用。仿真技術(shù)將推動(dòng)復(fù)合材料3D打印的發(fā)展，促進(jìn)該技術(shù)在工業(yè)無人機(jī)和塑料零部件制造領(lǐng)域的應(yīng)用。
MultiMechanics和Fortify計(jì)劃在Fortify 3D打印機(jī)中集成MultiMech API。然后，F(xiàn)ortify的用戶可以使用MultiMech的仿真功能，使工程師可以完全控制3D打印過程，從設(shè)計(jì)和測試到最終生產(chǎn)。Fortify的3D打印硬件和MultiMechanics的虛擬仿真技術(shù)相互結(jié)合，將減少設(shè)計(jì)限制，協(xié)助用戶創(chuàng)造真正優(yōu)化的復(fù)合材料3D打印零部件。
我們身處在一個(gè)充滿可能性的世界，或許有一天復(fù)合材料將更多程度的替代金屬材料，包括我們所熟知的易格斯，這家專注于高性能塑料的公司，就正在通過3D打印來提供鏈輪以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車的靜音騎行。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，3D打印復(fù)合材料，不僅可以為塑料帶來最佳的機(jī)械性能，還可以帶來熱傳導(dǎo)性能、和導(dǎo)電性能等……
而在傳統(tǒng)制造業(yè)中，為了生產(chǎn)一個(gè)復(fù)合功能的部件，先制造不同材料制成的產(chǎn)品，然后通過組裝或粘合劑的方法把這些零件結(jié)合在一起。這個(gè)過程需要多個(gè)模具來實(shí)現(xiàn)，并且組裝的過程也容易出現(xiàn)精度跑偏的問題。
除了正文提到的MultiMechanics對(duì)復(fù)合材料的建模仿真能力，在復(fù)合材料的建模方面，之前，麻省理工還開發(fā)了Foundry軟件，軟件的核心功能是“商圖”（Operator graph)，這其中包括了100多種定義方法（或微調(diào)的動(dòng)作）。
展開 
美國宇航局先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)之3D打印碳纖維復(fù)合材料
技術(shù)概述
美國宇航局格倫研究中心（NASA Glenn Research Center）的創(chuàng)新者與路易斯維爾大學(xué)和美國空軍合作，開發(fā)了一種增材制造技術(shù)，使用熱固性聚酰亞胺樹脂生產(chǎn)具有高溫性能的復(fù)合材料零件。
該工藝使用選擇性激光燒結(jié)（SLS）來熔融加工NASA新型RTM370酰亞胺樹脂的粉末狀產(chǎn)品，該樹脂填充有精細(xì)研磨的碳纖維。隨后可以對(duì)所得復(fù)合材料零件進(jìn)行后固化，為高溫航空航天應(yīng)用做準(zhǔn)備，從而提供可承受300°C以上溫度的3D打印復(fù)合材料零件。
這是增材制造聚合物技術(shù)的重大進(jìn)步，通過提供一種需要相對(duì)較低熔融溫度的SLS工藝，創(chuàng)建得到具有高溫能力的復(fù)合材料，從而能夠?qū)哂袕?fù)雜幾何形狀的零件進(jìn)行3D打印，以實(shí)現(xiàn)高性能應(yīng)用。
? 3D科學(xué)谷白皮書
技術(shù)特征
NASA的這項(xiàng)技術(shù)是首個(gè)成功實(shí)現(xiàn)高溫碳纖維填充熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料的3D打印技術(shù)。對(duì)碳纖維填充的RTM370進(jìn)行選擇性激光燒結(jié)后進(jìn)行后固化，以實(shí)現(xiàn)更高的溫度性能，從而獲得玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為370℃的復(fù)合材料部件。
▲NASA 通過SLS 工藝3D打印的熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料，打印完成后需進(jìn)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(tǒng)加工材料相比，通常較弱。最近，高溫?zé)崴苄运芰弦呀?jīng)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(fù)合材料在150-240°C之間可熔融加工，允許使用常規(guī)SLS 3D打印設(shè)備。隨后，使用多步驟循環(huán)對(duì)所得零件進(jìn)行后固化，將材料緩慢加熱至略低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)避免在過程中發(fā)生尺寸變化。
展開 Mater》采用連續(xù)纖維3D打印熱塑性復(fù)合材料制造飛機(jī)艙門鉸鏈
碳纖維/PEKK熱塑性3D打印復(fù)合材料艙門鉸鏈
瑞士9T Labs開發(fā)了一種包含 3 步制造工藝流程的增材融合技術(shù) ( Additive Fusion Technology，AFT) ，并使用該技術(shù)制造了碳纖維/PEKK增強(qiáng)的3D打印直升機(jī)艙門鉸鏈。另外，與傳統(tǒng)連續(xù)復(fù)合材料增材制造不同的是，3D打印制成的預(yù)成型體需要進(jìn)一步放入模具中熱壓成型，以消除孔隙，得到輕質(zhì)高強(qiáng)的零件。由下圖可以看出，未經(jīng)熱壓處理的3D打印結(jié)構(gòu)孔隙率高于10%，熱壓處理后可小于1%。
這種集成的工藝鏈能夠批量生產(chǎn)纖維體積分?jǐn)?shù)>60%、空隙率<1%~2%的零件，并且浪費(fèi)最少，成本比金屬更低。AFT 能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜、精細(xì)的細(xì)節(jié)以及非常精確的纖維路徑控制，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的定制設(shè)計(jì)，達(dá)到優(yōu)化承載能力、重量、制造速度和成本的目標(biāo)。
加溫加壓前后的孔隙率對(duì)比
該項(xiàng)研究對(duì)空客EC135直升機(jī)艙門鉸鏈接頭進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，原始方案為不銹鋼金屬結(jié)構(gòu)，通過4個(gè)M8螺栓與飛機(jī)本體連接，該接頭承受的最大靜載荷為2.2kN。原金屬方案的承載能力為3kN。
金屬對(duì)照方案，不銹鋼零件，尺寸為 112 × 42 ×22.5mm
此前，瑞士和法國的一個(gè)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)采用短切碳纖維 (CF)/聚醚醚酮 (PEEK) 模壓工藝對(duì)該方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，承載能力達(dá)到了4.2 kN。
短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料模壓方案
當(dāng)前9T Labs設(shè)計(jì)了3種連續(xù)碳纖維（CF）/聚醚酮酮 (PEKK) 3D打印方案，將單向帶劈分為1-2K 絲束與聚合物長絲一起打印。四個(gè)螺栓孔內(nèi)加入了金屬襯套。
展開 比鋼強(qiáng)10倍，比鋁高8倍|可用于航空航天結(jié)構(gòu)件的3D打印連續(xù)纖維復(fù)合材料
McNair 3D打印技術(shù)旨在生產(chǎn)高度復(fù)雜且獨(dú)特的結(jié)構(gòu)
CEAD集團(tuán)3D打印高壓滅菌模具
當(dāng)前，連續(xù)纖維3D打印技術(shù)還存在兩個(gè)主要問題：一是纖維含量低，且打印層之間的分層可能性高；二是缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的連續(xù)工具路徑生成商業(yè)軟件。未來，隨著這些問題的解決，該技術(shù)依托靈活開放、高速高效、低成本且生產(chǎn)完全自動(dòng)化等優(yōu)勢，必將會(huì)與傳統(tǒng)復(fù)合材料制造技術(shù)產(chǎn)生競爭。可以預(yù)見，隨著該技術(shù)的成熟和大規(guī)模推廣應(yīng)用，將進(jìn)一步促進(jìn)航空制造業(yè)探索以3D打印方式批量生產(chǎn)無人機(jī)、復(fù)雜航空結(jié)構(gòu)以及制造工裝，開啟航空復(fù)合材料發(fā)展的新浪潮。
雙機(jī)器人連續(xù)纖維3D打印機(jī)
當(dāng)前，美歐3D打印技術(shù)開發(fā)商與機(jī)器人制造商已共同開發(fā)了一系列先進(jìn)的連續(xù)纖維3D打印設(shè)備與制造工藝。面對(duì)國外技術(shù)飛速發(fā)展的勢頭，我國應(yīng)加強(qiáng)情報(bào)跟蹤研判，聯(lián)合原材料、機(jī)器人、末端執(zhí)行器、3D打印軟件、傳感器、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)勢企業(yè)，盡早開發(fā)和演示驗(yàn)證若干系列自主可控的工藝和裝備，形成規(guī)模化的制造工藝和裝備產(chǎn)業(yè)，支撐我國制造業(yè)提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，以迎接未來航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造面臨的高速、低成本競爭，并滿足未來以無人機(jī)為代表的航空裝備低成本大批量按需制造的需求。
展開 科學(xué)家開發(fā)出能夠檢測水分變化的3D打印塑料復(fù)合傳感器
“這項(xiàng)工作展示了第一個(gè)由無孔配位聚合物制成的3D打印復(fù)合材料，”共同作者馬德里自治大學(xué)的FélixZamora說。 “在功能性3D打印領(lǐng)域，它打開了使用這一大系列化合物的大門，這些化合物易于合成并具有有趣的磁性，導(dǎo)電性和光學(xué)性質(zhì)。”
正如科學(xué)家在“高級(jí)功能材料”雜志上所寫的那樣，這一發(fā)展為新一代3D可印刷功能材料的產(chǎn)生打開了大門。
來源：中國3D打印網(wǎng)
科學(xué)家研發(fā)出適用于標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)的導(dǎo)電CNT復(fù)合材料
對(duì)此，意大利科學(xué)家將繼續(xù)他們的研究，以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電碳納米管復(fù)合材料如何能夠更大規(guī)模地推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)的3D打印材料。
丙烯酸樹脂價(jià)格https://www.hongyantu.com/index.php?r=good&cd=10&cd2=1005
科學(xué)家研發(fā)出適用于標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)的導(dǎo)電CNT復(fù)合材料
對(duì)此，意大利科學(xué)家將繼續(xù)他們的研究，以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電碳納米管復(fù)合材料如何能夠更大規(guī)模地推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)3D打印機(jī)的3D打印材料。
大理石表面涂層樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=nmsz
驗(yàn)證纖維增強(qiáng)材料3D打印技術(shù)制造輕量化零件的可行性
摩托車，自行車及跑車制造商KTM是3D打印技術(shù)的應(yīng)用者，KTM 通過旗下KTM 科技（KTM Technologies）開展3D打印相關(guān)的研發(fā)工作。KTM 科技致力于新工藝的認(rèn)證和基準(zhǔn)測試，他們開展的最新一項(xiàng)3D打印研究是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與3D打印技術(shù)在制造輕量化零部件領(lǐng)域的應(yīng)用。
KTM 科技對(duì)幾種不同碳纖維、玻璃纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行了研究，根據(jù)產(chǎn)品來設(shè)置特定的3D打印參數(shù)，評(píng)估合理的后處理方法。KTM 科技最新的一個(gè)研究案例是3D打印輕量化摩托車制動(dòng)桿，在研究過程中，團(tuán)隊(duì)使用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)進(jìn)行了制動(dòng)桿的重新設(shè)計(jì)，并使用連續(xù)纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）復(fù)合材料以及3D打印技術(shù)制造制動(dòng)桿。
替代金屬
KTM 科技的主要工作是開展復(fù)合材料的應(yīng)用，該公司起源于2007年，當(dāng)時(shí)KTM Sportmotorcycle 決定實(shí)現(xiàn) CFRP跑車的小批量生產(chǎn)，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，KTM 組建了一支經(jīng)驗(yàn)豐富的輕型和碳復(fù)合材料工程師團(tuán)隊(duì)。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，此后通過建立復(fù)合實(shí)驗(yàn)室以及內(nèi)部3D打印/增材制造系統(tǒng)的投入使用，KTM 科技進(jìn)一步增強(qiáng)了在復(fù)合材料應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。
KTM 集團(tuán)安裝了多種3D打印設(shè)備，包括選區(qū)激光熔融、選區(qū)激光燒結(jié)、多射流熔融，以及熱熔長絲擠出、光固化設(shè)備。
復(fù)合材料技術(shù)與3D打印/增材制造工藝，使KTM 能夠開發(fā)一些具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的聚合物零件，這些零件可承受標(biāo)準(zhǔn)載荷情況。KTM 的技術(shù)解決方案是使用負(fù)載路徑定向連續(xù)纖維增強(qiáng)塑料，從而使3D打印復(fù)合材料零件實(shí)現(xiàn)裝載情況。
KTM 科技通過3D打印制動(dòng)桿的研究，驗(yàn)證了3D打印和纖維增強(qiáng)材料在輕量化部件制造中的潛力。
展開 
華中科技大學(xué)柳林組JMCA: 新型熱噴涂3D打印技術(shù)制備大尺寸高韌性Fe基非晶合金及其復(fù)合材料
研究發(fā)現(xiàn)，該非晶合金及復(fù)合材料具有優(yōu)異斷裂韌性主要?dú)w因于熱噴涂產(chǎn)生的扁平狀層間結(jié)構(gòu)，阻礙裂紋貫穿性擴(kuò)展，從而提高材料的斷裂韌性。在此基礎(chǔ)上，輔以預(yù)制模板，就可以打印出形狀較為復(fù)雜的三維非晶零件。相比于傳統(tǒng)激光3D打印技術(shù)，TS3DP技術(shù)具有更高的3D打印效率（是激光3D打印的4-10倍）。本研究成果不僅提供了一種制備大尺寸、高韌性非晶合金及復(fù)合材料的新方法，也為促進(jìn)高性能非晶合金及復(fù)合材料的工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1. 熱噴涂3D打印技術(shù)原理示意圖以及大尺寸Fe基非晶合金及復(fù)合材料樣件
圖2. 熱噴涂3D打印成形非晶合金及復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)表征（SEM、TEM）
圖3. 熱噴涂3D打印非晶合金及復(fù)合材料的壓縮性能與斷裂韌性
圖4. 熱噴涂3D打印非晶合金及復(fù)合材料的斷裂與增韌機(jī)理分析
圖5. 采用模板輔助熱噴涂3D打印技術(shù)制備的形狀復(fù)雜的非晶合金及復(fù)合材料構(gòu)件
【小結(jié)】
在這個(gè)工作中，研究人員開發(fā)出一種新型熱噴涂3D打印技術(shù)，成功制備出大尺寸Fe基非晶合金及其復(fù)合材料，該材料具有高強(qiáng)度（>1.8 GPa）及良好的斷裂韌性（13-21 MPa 1/2）。
在此基礎(chǔ)上，輔以預(yù)制模板，打印出形狀較為復(fù)雜的三維非晶零件。本研究成果不僅提供了一種制備大尺寸、高韌性非晶合金及復(fù)合材料的新方法，也為促進(jìn)高性能非晶合金及復(fù)合材料的工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。該研究得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51531003；51471074）以及科技部973項(xiàng)目（2015C856801）等資助。
展開 GE混凝土3D打印風(fēng)力發(fā)電機(jī)基座，復(fù)合材料3D打印葉片
對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新的不斷追求促使GE一直在尋求改良葉片生產(chǎn)制造的方式，包括將3D打印技術(shù)與熱成型、自動(dòng)化和熱塑性材料等先進(jìn)工藝結(jié)合起來。
目前，風(fēng)機(jī)葉片大多是由在玻璃纖維和碳纖維中加入環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂的復(fù)合材料制成的，而使用輕型熱塑性復(fù)合材料和3D打印的葉片則具有多項(xiàng)優(yōu)勢，包括：
1)輕型葉片可以帶動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生更多動(dòng)力，提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電量；
2)輕型葉片可以減輕對(duì)塔筒和輪軸的負(fù)載，減少齒輪箱、傳動(dòng)系統(tǒng)、軸承和基座的磨損，從而降低全生命周期成本；
3)熱塑性材料更方便進(jìn)行拆除后的熔化和回收。
在風(fēng)電行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，很多退役葉片最終都被扔進(jìn)了垃圾填埋場，這也帶來了不容忽視的環(huán)境問題。GE可再生能源此前與環(huán)境服務(wù)公司Veolia簽署了一項(xiàng)風(fēng)機(jī)葉片回收協(xié)議。Veolia將在回收舊風(fēng)機(jī)葉片后進(jìn)行切碎處理，然后將其中的玻璃纖維和巴爾沙木等成分進(jìn)行混合，運(yùn)往水泥制造工廠，作為煤炭、沙子和粘土的替代品來生產(chǎn)硅酸鹽水泥。這種方法可以讓工業(yè)廢物“變身”水泥原材料，還有助于減少水泥行業(yè)的二氧化碳排放量。
新材料的使用和效率的提高可以實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約，而規(guī)模化生產(chǎn)則可以進(jìn)一步幫助降本。GE和其子公司艾爾姆風(fēng)能計(jì)劃將這項(xiàng)技術(shù)規(guī)模化生產(chǎn)，從而推向市場。
葉尖部分完成后，GE團(tuán)隊(duì)接下來還會(huì)將3D打印技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片的其他部分。20多年前，GE開始在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中引入輕型復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。今天，通過合作伙伴的共同努力，我們正在把更先進(jìn)的材料技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片中，以降低風(fēng)電度電成本，提高性能，并持續(xù)推動(dòng)行業(yè)的綠色低碳發(fā)展。
展開 打印速度快15倍！Impossible Objects推出新型復(fù)合材料3D打印機(jī)
導(dǎo)讀：復(fù)合材料是兩種或多種不同材料（通常是聚合物和增強(qiáng)材料）的組合，這種材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫和化學(xué)腐蝕等優(yōu)勢，是醫(yī)療、航空航天、汽車、體育和工業(yè)等眾多行業(yè)應(yīng)用的理想之選。
2023年5月，南極熊獲悉，美國3D打印公司Impossible Objects發(fā)布了一款復(fù)合材料3D打印機(jī)，其打印速度號(hào)稱比現(xiàn)有技術(shù)快15倍。在南極熊看來，這項(xiàng)技術(shù)很像是被淘汰的LOM技術(shù)的升級(jí)版。
△Impossible Objects表示它的新設(shè)備比同類產(chǎn)品快15倍，將推動(dòng)工業(yè)化進(jìn)程
CBAM技術(shù)短視頻介紹：
CBAM技術(shù)原理
●CBAM（Composite-Based Additive Manufacturing）技術(shù)采用超薄的纖維布作為打印基材，通過打印頭噴射粘結(jié)劑到纖維布上。再將例如尼龍、PEEK等高分子粉末材料噴灑在纖維布上，利用真空吸附和粘結(jié)劑將材料與纖維布融為一體。然后，剪裁放入堆疊倉中，等待每個(gè)零件切片打印完成。
●打印完成后，再將堆疊倉移入高溫高壓設(shè)備，完成切片壓縮。
●最后進(jìn)行噴砂或者化學(xué)方法，對(duì)無用的纖維布進(jìn)行去除，即可得到最終的零件。
CBAM 25打印機(jī)
△Impossible Objects的CBAM 25復(fù)合材料3D打印機(jī)器
Impossible Objects推出的CBAM 25復(fù)合3D打印機(jī)預(yù)計(jì)將于2024年初正式上市：
●這款打印機(jī)能夠在室溫下打印，因此無需進(jìn)行熱循環(huán)或固化過程，從而實(shí)現(xiàn)了卓越的3D打印速度，該設(shè)備能夠以每分鐘65.3cm的速度進(jìn)行打印，生產(chǎn)部件的速度比目前的常用技術(shù)都要快15倍。
展開 3D打印鈦基復(fù)合材料與陶瓷
來自加利福尼亞州立大學(xué)的論文專業(yè)學(xué)生Reza Hajiha在“采用熱分解硫酸鋁的陶瓷增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的增材制造新方法”中探討了金屬3D打印中更復(fù)雜的問題。'進(jìn)一步研究3D打印的奇跡，Hajiha討論了所生產(chǎn)零件的強(qiáng)度和耐久性要求，特別是金屬基復(fù)合材料（MMCs）。
MMC今天引起了人們的關(guān)注，因?yàn)樗鼈兛梢缘挚箿囟群湍Σ粒⑻峁└玫臒岱€(wěn)定性。這些類型的零件提供3D打印和增材制造的所有優(yōu)勢，包括降低成本，提高生產(chǎn)速度和制造業(yè)的自我可持續(xù)性 - 對(duì)任何級(jí)別的用戶都是一個(gè)優(yōu)勢。 Hajiha的研究涉及研究用陶瓷顆粒增強(qiáng)的3D打印MMC零件的新方法，由Yoozbashizadeh博士和加州州立大學(xué)長灘分校的Yavari博士和Northrop Grumman公司申請(qǐng)專利。
“目前的方法有一些缺點(diǎn)，例如可以使用的材料的限制和一些這種材料的差的機(jī)械性能。由于歸因于機(jī)器的高成本，上述一些方法包括高費(fèi)用，“Hajiha說。“此外，印刷模型缺乏尺寸精度是證明金屬部件增材制造領(lǐng)域進(jìn)一步研究和發(fā)明的另一個(gè)原因。由于具有出色的機(jī)械性能，MMC是開發(fā)和研究的有吸引力的領(lǐng)域之一。”
金屬基復(fù)合材料的分類基于纖維的大小和形狀
MMC在航空航天，運(yùn)輸和可穿戴設(shè)備等應(yīng)用中具有很好的應(yīng)用潛力。它們可以分類為顆粒，層，纖維和滲透復(fù)合材料。 Hajiha討論了一些不同類型的3D打印，包括：
選擇性激光燒結(jié)（SLS / SLM）
直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）
激光工程凈成型（LENS）
傳統(tǒng)的3D打印
Hajiha還討論了諸如逐層打印之類的缺點(diǎn)，經(jīng)常導(dǎo)致由于內(nèi)部壓力因素導(dǎo)致的缺陷。這種變形和多孔性會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低和部件性能降低。
展開 