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高性能聚合物復(fù)合材料的3D打?。?Dfy)技術(shù)

深圳市賽姆烯金科技有限公司 ? 來源:南極熊3D打印 ? 作者:南極熊3D打印 ? 2022-11-17 09:33 ? 次閱讀

來自波蘭科學(xué)院的研究人員將要開展一項(xiàng)名為“高性能聚合物復(fù)合材料的3D打?。?Dfy)”的項(xiàng)目,該項(xiàng)目旨在提出一種創(chuàng)新的打印工藝,即采用UD熱塑性預(yù)浸料帶作為原料進(jìn)行復(fù)合材料3D打印。該方法的競爭優(yōu)勢(shì)在于原料材料的低成本和高質(zhì)量性能,以及材料的多樣性和對(duì)最終用戶的開放性。

長期以來,連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物的3D打印一直是增材制造領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。這也間接導(dǎo)致了一個(gè)高度競爭的格局存在,包括來自開發(fā)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的參與者,從大學(xué)到研究中心再到工業(yè)上。這些挑戰(zhàn)者包括中小企業(yè)深層技術(shù)創(chuàng)新的初創(chuàng)公司和大公司。

3Dfy 項(xiàng)目在西班牙赫羅納大學(xué)有一個(gè)初始的 2019-2021 RDI 階段,由加泰羅尼亞商業(yè)競爭力機(jī)構(gòu)ACCIó的歐盟MSCA共同基金TECNIOspring+計(jì)劃提供支持,目前這一項(xiàng)目仍在波蘭基礎(chǔ)技術(shù)研究所繼續(xù)開展。同時(shí),該項(xiàng)目還獲得了波蘭科學(xué)院的2022-2024年歐盟MSCA共同基金PASIFIC計(jì)劃的支持。

在最初的項(xiàng)目中,3Dfy提出了一種用于連續(xù)纖維增強(qiáng)的高性能熱塑性聚合物(如PEI、PES、PEEK、PEKK)的新型熔融長絲制造3D打印技術(shù)。其新穎之處在于將工業(yè)化的自動(dòng)纖維放置復(fù)合材料制造工藝中的預(yù)浸漬復(fù)合材料帶作為原料(而不是預(yù)浸漬的長絲)。

3D打印連續(xù)纖維增強(qiáng)聚合物主要針對(duì)輕質(zhì)和高熱力學(xué)性能(剛度、強(qiáng)度、斷裂韌性、耐溫、耐濕、耐輻射、耐化學(xué)制劑)的應(yīng)用場(chǎng)景,能夠在惡劣的負(fù)載和環(huán)境條件下運(yùn)行,用于航空航天、汽車、生物機(jī)械(例如,工具/刀具、功能原型、復(fù)雜的支架、外殼和鑲板、熱發(fā)動(dòng)機(jī)部件、復(fù)雜的管道主體和連接器、CubeSats、無人機(jī)/無人機(jī)主體、小型風(fēng)力渦輪機(jī)葉片、機(jī)器人部件、體育用品和假肢植入物等行業(yè)。

研究人員主持的這項(xiàng)3Dfy項(xiàng)目旨在為高性能復(fù)合材料及其應(yīng)用開發(fā)一種創(chuàng)新的3D打印加工方法,并證明其可行性。該項(xiàng)目考慮了幾個(gè)方面,如連續(xù)纖維加固(如碳、玻璃),其本身就為復(fù)合材料提供了卓越的機(jī)械性能(如剛度、強(qiáng)度);以及高性能熱塑性基體(如PEEK、PEKK、PEI、PPS),其為3D打印的復(fù)合材料提供了卓越的熱機(jī)械性能(如熱、化學(xué)、輻射、環(huán)境、磨損、抗壓、斷裂韌性)。

與目前處理類似聚合物打印問題的最先進(jìn)技術(shù)相比,3Dfy項(xiàng)目的創(chuàng)新之處在于提出了一種能夠處理新原料類型的新型擠出頭,以及復(fù)合材料3D打印的新方法和技術(shù)。市場(chǎng)上可用的具有矩形截面的預(yù)浸漬復(fù)合材料帶被用作原料,而不是內(nèi)部專有的具有圓形截面的預(yù)浸漬長絲(如目前同一細(xì)分市場(chǎng)上的其他競爭者所做的)。

3Dfy項(xiàng)目的核心內(nèi)容涉及以下幾個(gè)方面:

(a) 用于復(fù)合3D打印機(jī)的多相(聚合物基體和增強(qiáng)纖維)原料;

(b) 原料的復(fù)合3D打印加工技術(shù);

(c) 輸出的3D打印復(fù)合材料的性能。

因此,3Dfy項(xiàng)目涵蓋了多學(xué)科、多物理學(xué)和多尺度的內(nèi)容,包括材料科學(xué)和技術(shù)(增強(qiáng)纖維和聚合物基體成分、它們的兼容性、聚合物基體配方、根據(jù)加工方法需要的添加劑和改性劑);原料材料開發(fā);工藝技術(shù);產(chǎn)品(復(fù)合3D打印擠出頭)開發(fā);數(shù)字化制造、自動(dòng)化和控制;復(fù)合材料設(shè)計(jì)、分析和物理測(cè)試;虛擬建模和仿真;工藝和產(chǎn)品驗(yàn)證。此外,該項(xiàng)目建立在之前的RDI基礎(chǔ)上,旨在繼續(xù)最初的RDI,提高TRL并將技術(shù)推進(jìn)到市場(chǎng)。

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:高性能聚合物復(fù)合材料的3D打?。?Dfy)技術(shù)

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