增材制造技術(shù)在單件小批量的復(fù)雜結(jié)構(gòu)快速制造中具有優(yōu)勢,由于其“所見即所得”的特性,節(jié)省了許多傳統(tǒng)復(fù)合材料加工工藝冗雜的環(huán)節(jié),節(jié)省了時(shí)間和成本。同時(shí),連續(xù)纖維3D打印設(shè)備的開發(fā),使其加工出來的樹脂基復(fù)合材料,具備和金屬基復(fù)合材料相媲美的優(yōu)秀性能。在航空航天領(lǐng)域高度定制化零部件的加工流程中,有很高的應(yīng)用價(jià)值。
最近,國外研究人員在伊利諾伊大學(xué)香檳分校安裝了一種新設(shè)備,將最新的增材制造技術(shù)帶入校園。與眾所周知的金屬或塑料增材制造不同,該設(shè)備可以打印用于航空航天領(lǐng)域的輕質(zhì)和大型結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
據(jù)悉,這種改變范式的復(fù)合材料技術(shù),可以創(chuàng)造具有更為復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu),并且其力學(xué)性能接近傳統(tǒng)航空航天復(fù)合材料。
目前全球范圍內(nèi),高性能復(fù)合材料仍然局限于用手工鋪設(shè)樹脂填充的織物或纖維,并需要在高壓釜中長時(shí)間加熱。現(xiàn)如今,可以用機(jī)器人鋪設(shè)纖維,將它們快速固化成形狀,然后在加熱爐中固化,只需很短的時(shí)間。有了連續(xù)纖維強(qiáng)度的加持,這將是目前世界上最強(qiáng)的增材制造復(fù)合材料。
但仍有許多技術(shù)工作需要完成。熱固性復(fù)合材料是通過化學(xué)反應(yīng)融合在一起的,不像那些需要壓力和高溫才能固化的復(fù)合材料。結(jié)合這種最新的增材制造技術(shù),為航空航天結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造提供了豐富的選擇和可能,以及消耗更少的能源。但熱固性復(fù)合材料面臨回收難的問題。研究人員正在開發(fā)這些打印結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的新方法,讓結(jié)構(gòu)更加耐用。另一個(gè)是深入研究增材制造樹脂的特性,開發(fā)可回收的熱固性復(fù)合材料。