研究人员介绍连续纤维 3D 打印的毛细管驱动方法
连续纤维 3D 打印的新研究显示了增材制造复合材料部件在一系列行业（包括太空）中的潜力。发表于学术期刊Matter ，特拉华大学（美国特拉华州纽瓦克）复合材料中心 (CCM) 的研究人员最近推出了一种实验室规模的连续纤维 3D 打印方法，该方法结合了机器人技术和基于毛细管的原位 /em> 使用高温热固性树脂的快速增材制造碳纤维复合材料部件的热固化系统。
“我们称之为一步式 3D 打印，”特拉华大学助理教授、该研究的作者 Kun Fu 博士说。该系统称为局部面内热辅助 (LITA) 3D 打印方法，包括安装在机械臂上的一体式打印头，机械臂包括从线轴分配的碳纤维、导杆、液态树脂喷嘴和电动加热器。当纤维被放置在部件表面上时，液态树脂被喷洒到纤维上，然后紧接着是加热器，Fu 解释说，这有助于部件的灌注和固化。 Fu 补充说，加热过程降低了室温树脂的粘度，有助于它注入纤维中，而无需沿着纤维之间的毛细管或管状间隙形成真空。 Fu 说，根据所制造零件的需要和尺寸，可以升高或降低加热器的温度以控制树脂的粘度。
据报道，这种方法可以用热固性树脂几乎同时润湿和固化连续纤维，有可能快速生产具有复杂几何形状和来自连续纤维和高温热固性树脂的高机械性能的 3D 复合材料部件。研究人员还展示了该系统可用于水平和垂直打印，Fu 说，以及在平面或曲面上，增加了系统的灵活性。
“到目前为止，这项技术非常有前途，”傅说，“据我们所知，我们是第一个发布这样的技术。”据傅说，研究人员正在为该技术申请专利。
此外，特拉华大学和合作伙伴 KAI（美国德克萨斯州达拉斯）最近获得了 NASA 的资助，可以使用 LITA 3D 打印方法制造用于 NASA 航天器和着陆器系统热保护系统的连续碳纤维增强复合材料部件。 Fu 表示，LITA 3D 打印系统之所以被选中，是因为它能够使用高温树脂进行打印。
目前，该技术仅在小规模上进行了演示——研究中使用了 3K 碳纤维——但 Fu 表示，该团队正在努力扩大机器人系统的规模，以便能够将更宽的碳纤维丝束用于更大的部件。研究人员目前正在寻找有兴趣在该技术的放大和后续商业化方面进行合作的公司。
访问事项 文章，请访问 www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238520301818。
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