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美国正开发打印尺寸达30米的3D打印技术

2014-2-18 13:06| 发布者: admin| 查看: 1898| 评论: 3

摘要: 据美国媒体报道,近日橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratories,ORNL)正与洛克希德·马丁公司及至少一家其他商业合作伙伴(领先的3D打印公司Stratasys很可能参与其中,稍后我将详述原因)合作开发更大尺 ...

 

据美国媒体报道,近日橡树岭国家实验室(Oak Ridge National LaboratoriesORNL)正与洛克希德·马丁公司及至少一家其他商业合作伙伴(领先的3D打印公司Stratasys很可能参与其中,稍后我将详述原因)合作开发更大尺寸零件的3D打印技术以用于航空航天领域,据《Aviation Week & Space Technology》报道,这种技术的3D打印尺寸可达60100英尺(约1830米)!他们最终的开发目标是要能够打印结构部件,比如大型无人驾驶飞机的机翼等。 

橡树岭国家实验室是世界上最大的科学和能源国家实验室,隶属美国能源部,该实验室经常与商业企业合作开发应用技术。该实验室拥有一流的材料科学技术,而材料是提高工业级3D打印技术打印尺寸的关键。

 

碳纤维增强塑料:“巨型”3D打印的关键

3D打印技术经常面对的一个主要挑战是,大型3D打印零部件容易产生曲翘,因为同一物体不同厚度的区域降温速率不同。要知道,3D打印的核心是使用各种手段(包括激光、电子束等)加热熔融材料,然后逐层构建打印对象。 

所以,要想3D打印更大尺寸、并具有良好性能的零部件,首先要在3D打印材料的配方上取得突破。现在据说橡树岭国家实验室已经在这方面取得很大进展。 

该实验室已经开发出一种工艺来生产直径小于500纳米的碳纤维。这些纤维非常微小,它们可以掺入到热塑性材料中。传统的短切碳纤维直径一般为57微米,相对于FDM技术3D打印机所用的0.25英寸直径热塑性长丝而言实在是太粗了。(FDM即熔融沉积造型技术,是Stratasys公司拥有的两个主要3D打印技术之一。) 

据橡树岭国家实验室的自动化、机器人、制造技术负责人Lonnie Love称,在热塑性原料加入13%短切碳纤维可以有效增加其刚度和强度,并防止零件在冷却后产生翘曲。这种方法制造的材料强度据说可与6000系列铝合金材料相比。 

6000系列铝合金材料主要是铝与镁和硅的合金,强度较高,并在制造业常用,因为它很容易加工,不过它的强度还是不如用于航空航天领域的7000系列铝合金。

 

企业合作伙伴:Stratasys公司(可能)和洛克希德马丁公司

在《Aviation Week & Space Technology》的文章中,并没有提及与橡树岭国家实验室和洛克希德·马丁公司合作开发可打印巨大的碳纤维增强塑料部件3D打印机原型的到底是哪家公司。 

不过在天工社看来,Stratasys公司几乎肯定参与了这个项目。因为早在20126Stratasys公司就宣布与橡树岭国家实验室合作开发FDM增强塑料。 

至于洛克希德·马丁公司的参与可能就不那么令人瞩目了。航空航天企业对3D打印技术非常热衷,这主要是由于成本、重量和设计因素。关键的航空航天材料都非常昂贵。因此,任何可以节省材料成本、减轻产品重量的方法那些航空航天企业都非常欢迎。而且3D打印给了设计师很大的自由度使其产品设计不再受到传统制造技术的限制。

可以制造巨大承重部位,如无人驾驶飞机的机翼,的3D打印机,这样的设备一旦出现,将彻底改变制造业的游戏规则,并会引起整个供应链的连锁反应。

 

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