改性尼龍新聞速遞：新興工藝將復(fù)合材料的3D打印帶入第三維度
復(fù)合材料制造本質(zhì)上是一個(gè)增材制造的過(guò)程，而且一直以來(lái)都涉及三維世界的結(jié)構(gòu)效率。然而，3D打印的發(fā)展卻較為緩慢。
30多年來(lái)，3D 打印一直停滯在2.5D的水平，即在一個(gè)平面（2D）的基礎(chǔ)上依次構(gòu)建部件的每一層，從而形成的3D結(jié)構(gòu)擁有小強(qiáng)度的第三維度。
自20世紀(jì)80年代以來(lái)，人們就知道這種Z向的弱點(diǎn)，但幾乎沒(méi)有做什么來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
然而，3D打印卻引發(fā)了公眾的想象力，并發(fā)展成為一個(gè)每年70億美元的產(chǎn)業(yè)。這一成功，主要是由于難以置信的機(jī)智的年輕人的思想突破了早期2.5D技術(shù)帶來(lái)的許多障礙，但他們卻忽視了第三維度。
輸入復(fù)合材料
這些早期的快速原型技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為增材制造——不僅用于原型制作，還包括實(shí)際結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的功能部件。
復(fù)合材料行業(yè)從一開(kāi)始就這樣在做，但我們卻正在從手工鋪層向自動(dòng)“打印”復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的方向進(jìn)步。
自動(dòng)化的纖維鋪放（簡(jiǎn)稱“AFP”）是一個(gè)巨大的進(jìn)步，也是一項(xiàng)現(xiàn)在得到廣泛應(yīng)用的工藝，可以將連續(xù)纖維精確地放置于負(fù)載路徑方向上所需之處，從而制造出高性能的三維結(jié)構(gòu)，波音787、空客A350和Lockheed F-35就是通過(guò)AFP生產(chǎn)的復(fù)合材料部件結(jié)構(gòu)的良好示例。
然而，采用熱固性預(yù)浸料的AFP 仍然需要手動(dòng)放袋以及一個(gè)熱壓罐的固化步驟，因此不被認(rèn)為是真正的增材制造。
創(chuàng)新者如Stratasys和Markforged已分別將短切的和連續(xù)的纖維添加到他們的2.5D 打印機(jī)中，顯著改善了在二維中的性能，但第三維度仍然缺乏。
接近3D打印，一個(gè)小的成長(zhǎng)中的研究團(tuán)隊(duì)一直在開(kāi)發(fā)熱塑性復(fù)合材料的原位固化工藝，從一開(kāi)始，其目標(biāo)就是采用連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料進(jìn)行增材制造。
第三維度對(duì)于實(shí)現(xiàn)高性能原位固化結(jié)構(gòu)的目標(biāo)始終至關(guān)重要，而Automated Dynamics在大批量的生產(chǎn)中采用原位固化來(lái)制造高性能的熱塑性復(fù)合材料部件已有30多年。經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，增材制造和原位固化正在匯聚到最佳的工藝和結(jié)構(gòu)上。
