研究人員開發(fā)3D打印的自感應復合零件

來源：3D打印網(wǎng)

據(jù)了解,，來自荷蘭的Brightlands材料中心的一個團隊通過使用集成纖維開發(fā)了自感應3D打印復合零件，部件的獨特自感應特性有望在未來實現(xiàn)諸如建筑和修復等行業(yè)的復雜關(guān)鍵結(jié)構(gòu)監(jiān)控,。

自感應零件
自我感知是材料監(jiān)視自身狀況的能力,。以前，具有注入的連續(xù)碳纖維的聚合物基復合材料已被用作自傳感器,，由此已經(jīng)測量了纖維電阻的變化,。具有足夠纖維的自感應材料將使我們能夠監(jiān)控航空航天應用乃至橋梁中大型零件的結(jié)構(gòu)健康狀況。

感應橋演示,，通過BMC拍攝

然而,，傳統(tǒng)的自感應復合材料零件的生產(chǎn)通常是一個復雜的多步驟過程，需要專門的設(shè)備來集成連續(xù)纖維,。 Brightlands團隊的目標是利用增材制造技術(shù)制造自傳感器,，并利用兩種技術(shù)的優(yōu)勢來獲得更有效的結(jié)果。

3D打印連續(xù)纖維
3D打印將允許碳纖維在復合零件內(nèi)的精確定位,，其放置和方向沿著需要它們的關(guān)鍵區(qū)域延伸,。也可以將纖維分批分組，以在需要時提供更靈敏的監(jiān)控-增材制造的幾何自由度使所有這些成為可能,。

Brightlands研究人員進行了一項實驗,，通過監(jiān)視比例模型人行天橋的變形來驗證其3D打印傳感器纖維的方法。橋只是由注入了碳纖維的熱塑性聚合物基體制成的彎曲梁,。它是用Anisoprint Composer A4復合3D打印機打印的,，該打印機允許通過共擠出將纖維周期性地沿著構(gòu)建方向插入，從而產(chǎn)生了各向異性,，進行電連接時,，有幾根光纖伸出網(wǎng)橋，并在變化的負載下測量其電阻,。

結(jié)果表明,，在橋上施加的載荷與連續(xù)纖維的電阻之間存在明顯的相關(guān)性，電阻隨力的增加而增加,。這驗證了該團隊的3D打印連續(xù)纖維注入復合材料的自感應用,。他們希望將這種新穎的方法擴展到實際使用情況，在這種情況下3D打印的自感應原型可以提供有關(guān)組件的哪些部分承受最大負載或組件需要承受的力范圍的有用數(shù)據(jù),。工程師可以使用這些數(shù)據(jù)來設(shè)計假體,，以更有效地分配應力或建立橋接結(jié)構(gòu)以支持更大的載荷。

由于材料的高強度和低重量,，長期以來人們一直在探索3D打印碳纖維在許多應用中的用途,。意大利產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)提供商Due Pi Greco最近已從汽車原型擴展到使用Stratasys的Fortus 380mc CFE系統(tǒng)的碳纖維印刷功能進行生產(chǎn)。在加利福尼亞州的其他地方,，AREVO與Franco Bicycles合作為新型電動自行車產(chǎn)品提供3D打印碳纖維車架,。