复合 3D 打印可用于航空航天和建筑领域的损伤检测
Brightlands 材料中心（荷兰格伦）开发了具有自感应功能的 3D 打印复合材料部件。自感应为监控航空航天、建筑和医疗保健等领域的关键结构创造了机会。
什么是自我感知？
自感应是材料充当传感器并收集有关其自身状况的信息的能力。碳纤维增强聚合物基复合材料已经被确立为基于连续纤维电阻的可测量变化提供自感应能力。此类材料正在开发和演示用于飞机和建筑应用（包括桥梁和建筑物）中的结构健康监测 (SHM)。
传统上，这种自感应复合材料是使用涉及多个阶段、更复杂的操作和特殊设备的技术制造的。 Brightlands 材料中心将连续碳纤维的自感应与使用增材制造的制造相结合，使 SHM 应用更具成本效益，从而实现更广泛的应用和扩展到新的应用。
连续纤维 3D 打印开辟新视野
增材制造能够非常精确地定位和定向连续碳纤维。因此，可以将纤维放置在产品内部的选定位置，以沿指定的载荷路径提供所需的强度和刚度，并形成结构的组成部分。这意味着碳纤维位于需要它们充当“传感器”以监控结构的位置，并且多根纤维可以在整个零件中形成一系列传感器。
Brightlands 材料中心通过监测人行复合桥比例模型和简单弯曲梁的变形来证明这一概念。两者均使用 Anisoprint（Esch-sur-Alzette，卢森堡）Composer A4 复合 3D 打印机打印。 Brightlands 材料中心的研究工程师 Guy Bex 说：“我们对我们的新 Anisoprint 系统特别满意，因为它们在打印材料的选择以及纤维沉积的完全控制方面提供了如此高的自由度。”纤维定位的自由度对于传感也很重要，因为连续的碳纤维必须从部件中伸出，才能连接到用于监控的电子硬件。
更精确的 3D 打印结果
由于 3D 打印不需要工具或模具，它提供了一种生产任何形状的连续纤维增强复合材料的一步法，取代了传统的多步骤技术，这些技术更复杂、更耗时且更昂贵。然而，优化 3D 打印结构的制造过程可能需要多次迭代。具有自感的 3D 打印复合材料可以收集有关其实际使用情况的信息，这对于新产品的设计和原型阶段很重要。
在此类测试期间，自感应 3D 打印部件记录了使用中的真实条件和受力，这让设计师和工程师更准确地了解打印部件必须承受的实际要求。
这种感测还可以使部件充当诊断工具。例如，3D 打印的自感应矫形器或假肢部件可以指导患者并向医生提供有关压力分布和运动模式的有价值的信息。
研究合作伙伴
Brightlands 材料中心是由荷兰应用科学研究组织 TNO（海牙）和林堡省成立的独立研究中心。它以强大的应用为重点支持行业创新，并提供专门的合同研究和参与，包括 3D 打印自感应复合材料的研究路线图。
Anisoprint 是 anisoprinting（通过连续纤维 3D 沉积设计和生产最佳复合结构的技术）的发明者。该公司生产 3D 打印机、材料（基于碳纤维和玄武岩纤维）和用于生产各向异性打印复合材料部件的软件，以帮助科学家以新的、更有效的方式解决研究问题，并使制造公司能够降低成本。
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