美國LLNL實驗室發(fā)明新技術(shù) — 成功3D打印航空級碳纖維材料

南極熊2017年3月2日訊，美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）近日通過他們開發(fā)出的全新微擠出技術(shù)成功實現(xiàn)了航空級碳纖維復(fù)合材料的3D打印,，由此成為了全球最先取得這一成就的機構(gòu),。目前，他們已經(jīng)將這項研究的論文發(fā)表到了自然科學(xué)報告雜志

眾所周知,，碳纖維被稱為“未來的超級材料”,。它強度非常高，但重量卻很輕,，同時具備極高的耐熱型和極佳的導(dǎo)電能力,，所以在很多方面都大有用武之地。但是,，要想真正應(yīng)用它卻并不容易,，尤其是將它制成復(fù)雜形狀。因為目前處理碳纖維復(fù)合材料的方法在形狀上均有所限制,。不過,，這次LLNL的新技術(shù)卻擺脫了這種束縛，實現(xiàn)了碳纖維的自由3D成型,。

根據(jù)項目負責(zé)人Jim Lewicki介紹,，這項新技術(shù)其實是一種改進的墨水直寫技術(shù)（DIW，又稱Robocasting）,，是一種全新的化學(xué)方法。通過它,，原先固化材料需要數(shù)小時,，而現(xiàn)在幾秒就能搞定。

同時,，在這個過程中,，團隊利用LLNL的超級計算系統(tǒng)實現(xiàn)了對碳纖維流動情況的準確預(yù)測。“正是這種預(yù)測幫助我們解決了以往經(jīng)常遇到的噴頭堵塞問題,。通過它,，我們已經(jīng)可以順利打印出大尺寸物體了，”Lewicki解釋說,，“用到的計算模型包括模擬數(shù)以千計的碳纖維絲經(jīng)3D打印機噴頭流出,。這可以讓我們在實際打印時以最理想的方式排列纖維�,！�

流體分析師Yuliya Kanarska繼續(xù)解釋說：“我們開發(fā)了一種數(shù)字代碼來模擬具有碳纖維分散體的非牛頓液體聚合物樹脂,。通過這種代碼，我們可以模擬不同打印條件下3D物體中纖維方向的變化,，進而找到最佳纖維長度,，計算出最佳性能,。但目前，這項研究還沒有完成,。下一步,，我們希望能做到通過磁力來穩(wěn)定這些纖維，從而實現(xiàn)更佳的排列,�,！�

這項新的3D打印和模擬方法可令“用碳纖維材料精確制造出復(fù)雜物體”成為現(xiàn)實，包括更好地控制這些物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu),。最終,，它將能夠打印出高性能飛機機翼，單側(cè)絕緣衛(wèi)星組件,，以及絕緣可穿戴設(shè)備等,。

此外，這項新技術(shù)還有一個亮點,，就是能在3D打印過程中讓碳纖維朝向同一個防線,，而不是雜亂無章 — 這就能給予打印件更高的性能，比如在只消耗2/3原料的情況下帶來更高的強度,。

目前,，LLNL團隊正在進一步改進優(yōu)化這種新技術(shù)。另外,，他們也已經(jīng)與航空航天,、國防，以及商業(yè)方面的企業(yè)（機構(gòu)）達成合作,。

延伸閱讀：
《3D打印碳纖維復(fù)合材料新方向》
《3500美金起售,！Markforged推出2款新型碳纖維3D打印機》

南極熊，3D打印專業(yè)媒體平臺,。點擊進入網(wǎng)址http://93item.com/

編譯自 3ders