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大尺寸3D打印的氣孔率難題有解了?
大尺寸增材制造(LFAM)技術雖然能直接打印出米級結構,在航空航天、汽車和國防工具制造領域大顯身手,但一個老大難問題卻讓這項技術始終未能全面爆發:
內部氣孔。
據5月7日橡樹嶺國家實驗室(ORNL)最新發布的研究成果顯示,該實驗室科學家團隊開發出一種真空輔助擠出方法,能將大尺寸3D打印聚合物部件的內部氣孔率最多減少75%,這一突破或將為LFAM技術的廣泛應用掃清重要障礙。
真空擠出如何實現減少孔隙的打印效果?
AM易道獲悉,ORNL在擠出過程中集成真空漏斗,以去除被困氣體并最大限度地減少纖維增強材料中的空隙形成。
這些材料因其剛性和低熱膨脹性而在大尺寸增材制造中被廣泛使用,但常常受到限制部件質量的內部氣孔影響。
這種新型系統將氣孔率降低到2%以下,即使在纖維含量變化的情況下也能保持穩定效果。
如此低的氣孔率意味著打印部件的強度、耐久性和整體性能將得到顯著提升,這對于需要承受嚴苛工作條件的工業級應用至關重要。
"使用這種創新技術,我們不僅解決了大尺寸聚合物打印中的關鍵氣孔問題,還為更強韌的復合材料鋪平了道路,"
ORNL的Vipin Kumar表示,"這對LFAM行業來說是一個重大飛躍。"
真空輔助技術將如何改變LFAM產業格局?
AM易道注意到,雖然目前的方法是為批處理設計的,但ORNL已經開發出一個正在申請專利的連續沉積系統概念,這將是即將進行的研究重點。
連續沉積系統一旦實現,將進一步提高生產效率,使這項技術更適合工業化大規模應用。
氣孔率一直是限制大尺寸增材制造技術在高端制造領域全面應用的關鍵因素之一。
傳統LFAM工藝中,材料擠出過程難以避免氣體被捕獲,形成內部空隙,這些空隙不僅降低了部件的機械性能,還可能導致疲勞失效。
ORNL的這項技術通過從源頭上解決氣體問題,為大尺寸3D打印部件的質量提供保障。
AM易道認為,隨著這項技術的成熟和推廣,大尺寸復合材料3D打印有望在航空航天工具、汽車模具、建筑構件等更多領域獲得應用。
尤其是在對結構強度要求極高的場景,這項技術將顯著提升3D打印部件的可靠性,為增材制造在高端制造領域開辟更大應用空間。
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