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3D打印复合材料,带连续光纤

多维,多功能复合结构的新型复合制造技术。
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CW.自2014年以来,已经写了关于连续纤维增强的3D印刷复合材料,何时标记在SolidWorks世界会议上发布了Mark一台打印机(2014年1月26日至29日)。然后我们覆盖了arevo.其开发使用连续光纤的多轴印刷,包括在Z方向上和通过机器人臂的轮廓。今年,我们写了轨道复合材料和它的工作复合材料技术中心在印刷连续纤维复合材料中。

但是,自2012年以来一直在连续复合材料中打印。CW.实际上发表了A.短侧边栏连续复合材料(Coeur d'Alene,ID,美国)于2017年1月,但其成就值得历史悠久的讨论:

  • 用任何连续纤维印刷三维,包括芳纶,玻璃(GF)和碳纤维(CF),铜,镍铬物金属丝光纤
  • 使用UV固化热固性树脂,以实现高速印刷和印刷不受支持到太空
  • 允许无用,从高压釜复合制造和负载路径优化外
  • 2017年Autodesk University展示了A.3D印花多国(切碎的CF / ABS壳,连续GF /环氧桁架框架)完整的印刷品光纤这样可以感觉并传达更改温度,压力,加速度导电性
连续复合材料连续光纤3D打印无需在自由空间中
连续复合材料连续纤维3D打印

所有图像的来源:连续复合材料

CF3D.

“我们使用先进的机器人将复合材料与3D打印过程的功率相结合,”连续复合材料CEO Tyler Alvarado说。该公司已作为CF3D商标其连续纤维3D打印。“CF3D浸渍头部内的纤维并在材料沉积后立即固化,”他解释说。“我们是不限打印Via2D切片因此,我们可以通过向各个方向离散定向纤维,充分利用复合材料的各向异性特性。”

Alvarado指出,也可以针对每个客户的应用调节热固性树脂,例如升压模量,或替代,韧性,甚至耐火性。CF3D也适合打印热塑性树脂连续复合材料已经展示了热固性和热塑性材料的印花相同的结构

“我们正在实现50-60%纤维体积,“阿尔瓦拉多说,他补充说变量压实印刷的层压板已纳入打印头。“当我们在自由空间中打印结构时,我们不对工具压缩,因此整合是不同的。结构的第一条路径不受支持,因此,需要几乎没有压力,因为没有任何东西可以按下。然而,随后的拉尔斯可以具有施加压实的压力。“

2016年和2017年,连续复合材料建造了一个机器人制造单元增加运动控制并建立卷。与所有3D打印一样,软件生成机器移动的代码。但是,由于CF3D中的刀具路径生成很差,因此连续复合材料正在开发自己的软件。“现成的解决方案不适用于连续光纤工具路径生成,因为我们不再限于堆叠2D切片,”Alvarado解释说。CF3D软件还可以自动为树脂固化的UV灯,必要时切割印刷灯丝并控制压实压力。

连续复合材料碳纤维面板
连续复合材料碳纤维面板质量

“这新打印头我们开发得更活跃,“阿尔瓦拉多说。“我们的新终末效应器有自适应张紧树脂递送的动态控制”。

Alvarado说CF3D可以打印16拖宽使用12 k碳拖车和环氧树脂。它已经生产了3层厚的样品孔隙度小于1%和平均拉伸强度为111 ksi。这项机械测试作为美国部门的国防承包商的2017年项目的一部分。“我们正在继续提高,并期望很快超过200 ksi,”阿尔瓦拉多断言。“我们还为航空航天内部应用完成了火灾,烟雾和毒性(FST)测试,”他补充道。

传感结构

CF3D技术有助于打印多功能复合材料结构。例如:连续的铜线可以打印到电力电子设备上,连续的镍铬线可以打印来嵌入防结冰应用的热量,连续的光纤可以打印来实时结构健康监测(SHM)和复合结构的性能优化。

连续复合材料连续光纤3D打印铜线
连续复合材料连续光纤3D印刷多功能复合翼型

连续复合材料印在2017年以上的演示翼型包括:

  • 连续的玻璃纤维支持桁架印刷,不支持从顶部到底部的机翼。
  • 连续的铜线供电领先边缘的LED灯。
  • 适用于的镍络线反结冰在前沿。
  • 光纤在可用于收集数据的上皮上。
连续复合材料3D打印Autodesk大学2017感测多功能复合舵
连续复合材料3D打印Autodesk大学2017感测多功能复合舵
连续复合材料3D印刷切碎的纤维/ ABS外壳用于传感方向舵
连续复合材料3D打印连续玻璃纤维桁架传感方向舵

在2017年11月,连续复合材料,表格伪造(波特兰,或,美国)和Autodesk合作以生产a传感综合方向舵作为"掀起波浪"展览的一部分Livrea游艇(意大利巴勒莫)在欧特克大学年度会议上。

舵大约4.5英尺高,印有20%切碎的碳纤维增强腹肌(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)热塑性塑料为外壳或蒙皮,连续玻璃纤维为结构桁架支撑。该团队还印制了先进版光纤进入舵。

完成的舵在Autodesk U.上展示了展示。“我们让观众触摸它和舵的传感器收集了5千兆字节超过2天的数据跟踪温度加速压力变化,“Alvarado Refounts。“通过嵌入这种功能,我们可以收集和分析结构的实时健康监测和PEFormance优化的性能。”

所以想想一分钟,你的赛车游艇上的舵和箔现在可以将实际数据送回你的计算流体动力学(CFD)分析设计软件智能优化各个结构的设计和整体船舶性能。当然,方向舵和箔可以是飞机或汽车结构。

“我们希望展示我们将CF3D技术与多种材料相结合的能力多种添加剂制造模式在一个细胞中,“阿尔瓦拉多说。他注意到通过改变与连续纤维一起使用的树脂来证明调谐热固性树脂的灵活性坚持到切碎的纤维/腹肌。

连续复合材料3D打印连续纤维在3D表面
连续复合材料3D打印连续光纤
连续复合材料3D打印连续纤维在3D表面
连续复合材料3D打印连续玻璃纤维和铜线

制造业的未来

连续复合材料在其未来的CF3D视野中是大胆的。它认为该技术能够实现当地制造和美国制造业的复兴,也是一条朝向更可持续生产过程。“我们的技术解决了传统复合制造方法中发现的许多问题,”阿尔瓦拉多说。“我们在所有方向上自动铺设了纤维,开启设计可能性,也可以消除对昂贵的模具,高压釜和烤箱的需求。”他补充说,通过去除这些约束,CF3D可以将多个组件组合成单个打印部分和嵌入功能,所有这些都可以在单个制造过程中。“我们的技术是一种新兴的制造方法,将破坏许多行业。”

阿尔瓦拉多表示,连续复合材料公司正在与多家公司合作开发一种新型复合材料技术生态系统包括OEM,机器供应商,机器人集成商,材料供应商和软件公司。“我们有7项授予76项非临时专利申请和其他11项临时专利申请等待,覆盖超过250专利专利未决的概念。我们正在继续发展我们的技术和寻求运用我们的技术在所有行业,包括航空航天,汽车,防御,建筑等的公司。

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