轻质复合材料的生产在航空航天、汽车、国防等领域有着很高的要求。在这些领域，减轻重量并确保强度和耐用性是完成任务的关键因素。然而，这是一个非常耗时且昂贵的过程。
ExOne 是一家总部位于美国的增材制造公司，专门从事金属和砂粘合剂喷射的 3D 打印领域。ExOne 现在已经开发出一种替代方法，可以制造复杂的碳纤维 or 玻璃纤维加固部件，从而避免使用昂贵的工具来构建复杂的几何形状。这意味着不需要溶剂、排气工具或凿子等辅助方法。
该技术是一种使用固体但可溶的 3D 打印二氧化硅或陶瓷砂芯的精炼工艺。根据具体的强度要求，在复合层之前3D打印水溶性喷涂剂或Te，留下无气孔的表面，然后通过织物或叠加的方式在表面添加复合材料。固化后，可溶性支撑材料很容易用自来水冲洗掉，留下一个中空的复合部件。并且溶解的介质还可以回收再利用，用于未来的 3D 打印。
ExOne 首席技术官 Rick Lucas 表示：“这是我们一段时间以来一直在努力的方向。这是我们想要瞄准和追求的市场。我们有在复合材料行业工作过并且了解人的工程师。对复合材料制造的现状有更深层次的需求。”
自 2013 年以来，ExOne 工程师首次发现他们可以在 180°C 下将二氧化硅或陶瓷砂砾粘合到水溶性溶剂中。困难集中在涂层步骤和使用粘合剂喷射 3D 打印来优化材料。卢卡斯解释说：“我们通常使用的陶瓷砂是多孔的。所以如果你只是把复合材料铺在上面，在压力和热量下高压灭菌，然后固化；然后树脂会渗透到复合材料中，不再被洗掉。因此，我们必须在其上涂上一层涂层，以防止这种情况发生。在过去一年多的时间里，我们一直在花费大量时间改进涂层方法和工艺，并确保为客户提供良好的涂层选择。”
由水溶性技术制成的复合材料制成的最终管道部件
今天，这种方法用于制造碳纤维和玻璃纤维增强复合材料，包括飞机风管、压力罐、防护罩、立柱和心轴，特别适用于以前不适合通过传统技术制造的设计。例如，为重型直升机提供风管的REC公司，就使用ExOne的冲洗工具为两架CH-35K直升机制造了风管心轴，并成功将这些直升机交付给美国海军陆战队进行演示。
碳纤维使用3D打印水溶管制成的复合管
ExOne 还试图应对传统高压灭菌工艺中遇到的另一个常见挑战——热膨胀及其对零件几何形状的影响。通过冲洗过程，可以更换粉末以控制膨胀并最大限度地减少变形。例如，硅砂的高热膨胀系数可能适用于某些材料，但在其他需要较低热膨胀系数的情况下，陶瓷砂可能是更合适的选择。
目前，这项技术主要通过ExOne在美国的采用中心按需提供。但该公司表示，希望在不久的将来将这些功能扩展到欧洲，并可能随着需求的增长与合作伙伴展开合作。ExOne也在努力通过下一代版本进一步改进粘合剂解决方案，它将提供更高的强度、更精细的分辨率和更高的温度性能。（来源：中关村在线）
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发布时间：Sep-28-2021