3D打印新型管路，改變復(fù)合材料的加工方式

（文章來(lái)源：中關(guān)村在線）

輕質(zhì)復(fù)合材料的生產(chǎn)在航空航天、汽車和國(guó)防等領(lǐng)域有很高的要求，在這些領(lǐng)域，減輕重量且保證強(qiáng)度和耐用性是完成任務(wù)的關(guān)鍵因素。但是，這是一個(gè)非常耗時(shí)且昂貴的過(guò)程。

ExOne是一家總部位于美國(guó)的增材制造公司，專門從事金屬和砂子粘合劑噴射的3D打印領(lǐng)域研究。目前ExOne已開(kāi)發(fā)出一種替代方案，使制造復(fù)雜的碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)零件成為可能，從而免于使用構(gòu)建復(fù)雜幾何形狀且成本高昂的工具。這意味著不需要溶劑、放氣工具或用鑿子等輔助方式方法。

該技術(shù)是一種沖刷工藝，使用堅(jiān)固但可溶解的3D打印二氧化硅或陶瓷砂芯。根據(jù)特定的強(qiáng)度要求，在復(fù)合鋪層之前3D打印水溶性噴涂劑或Te，以留下沒(méi)有孔隙的表面，然后在表面上通過(guò)織物或疊加的方式增添復(fù)合材料。固化后，可溶的支撐材料便容易用自來(lái)水沖洗掉，留下空心的復(fù)合材料部件。而且溶解的介質(zhì)也可以回收并重新用于以后的3D打印。

ExOne首席技術(shù)官里克·盧卡斯（Rick Lucas）說(shuō)：“這是一段時(shí)間以來(lái)我們一直在努力，這是我們要瞄準(zhǔn)并追求的市場(chǎng)。我們有在復(fù)合材料行業(yè)工作過(guò)的工程師，了解人們對(duì)復(fù)合材料制造業(yè)現(xiàn)狀的更深層次需求。”

自2013年以來(lái)，ExOne工程師首次發(fā)現(xiàn)他們可以將二氧化硅或陶瓷砂粒與180°C水溶性的溶劑粘合，而難點(diǎn)集中在涂覆步驟和運(yùn)用粘合劑噴射3D打印來(lái)優(yōu)化材料。盧卡斯解釋說(shuō)：“我們通常使用的陶瓷砂是多孔的。因此，如果您只是將復(fù)合材料鋪在上面，并在壓力和加熱條件下進(jìn)行高壓滅菌，然后將其固化；那么樹(shù)脂將滲入復(fù)合材料中，而不再被洗掉。因此，我們必須在上面涂一層涂層以防止這種情況發(fā)生。在過(guò)去的一年左右的時(shí)間里，我們一直在花很多時(shí)間來(lái)改進(jìn)涂層的方法和工藝，并確保為客戶提供了很好的涂層選擇?！?/p>

現(xiàn)在，這種方法用于制造碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，包括飛機(jī)風(fēng)管、壓力罐、護(hù)罩、支柱和心軸，尤其是對(duì)于以前不適合通過(guò)傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行制造的設(shè)計(jì)。例如，一家為重型直升機(jī)提供風(fēng)管的公司REC，使用ExOne的沖洗工具在兩架CH-35K直升機(jī)上為風(fēng)管創(chuàng)建了芯軸，并將這些直升機(jī)成功交付給美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)進(jìn)行演示。

ExOne還試圖應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)高壓滅菌工藝中遇到的另一個(gè)常見(jiàn)挑戰(zhàn)——熱膨脹及對(duì)零件幾何形狀的影響。通過(guò)沖洗工藝，可以通過(guò)更換粉末來(lái)控制膨脹并最大程度地減少變形。例如，硅砂的高熱膨脹系數(shù)可能適用于某些材料，但在其他需要較低熱膨脹系數(shù)的情況下，陶瓷砂可能是更合適的選擇。

目前，該技術(shù)主要在美國(guó)通過(guò)ExOne的采用中心按需提供。但該公司表示，希望在不久的將來(lái)將這些功能擴(kuò)展到歐洲，并可能隨著需求的增長(zhǎng)與合作伙伴合作。ExOne還在努力通過(guò)下一代版本進(jìn)一步完善粘合劑方案，將提供更高的強(qiáng)度、更精細(xì)的分辨率和更高的溫度性能。
（責(zé)任編輯：fqj）