波音和莲花联手开发碳纤维增强3D打印技术    

󰁍 2014-07-17 16:36 227人喜欢

当谈到飞机制造和高性能的汽车,有两家公司可能会脱颖而出:百年企业波音(Boeing)——固定翼飞机,火箭和卫星的设计和制造商;有60年历史的莲花(Lotus)——跑车和F1赛车制造商,一直在做自己最擅长的领域。这两家公司一个在天上飞,一个在地上跑,好像没什么关系。


但是如果您认为这两家公司真的没有什么交集,那您就错了。从2005年以来,这两家公司就开始携手合作,试图通过3D打印(增材制造)技术设计开发出更强、更有用的零部件。不久前,两家公司还共同申请了一项技术专利(正在申请中),该技术可以解决3D打印制造过程中出现的一个问题。

大部分人可能都知道,3D打印机根据其所采用技术的不同而有所区别。基于FDM技术的3D打印机主要是通过融化塑料或类似的材料,逐层堆积形成打印对象;选择性激光烧结(SLS)技术则是通过激光融化、烧结固体粉末来打印对象。


波音和莲花一直在使用SLS技术进行原型设计和生产最终部件。一般而言,3D打印逐层进行的特点,往往会导致打印对象层与层之间的连接不牢固,尤其是当使用的打印材料为非金属时,这种现象尤为明显。对于普通的3D打印爱好者而言,这一现象可以忽略不计。但是,当您用它制造飞机和时速高达200英里每小时的赛车时,这就是一个致命的缺陷了。


目前在激光烧结过程中用来弥补该缺陷、强化3D打印对象的一个方法是,把碳纤维或玻璃材料的细颗粒掺进打印的各层。但是,其强度还是比不上使用传统方法制造的零部件。波音公司和莲花最新申请的专利技术就可以解决这一问题。


SLS 3D打印机的工作方式是先铺上薄薄一层粉末,然后用激光烧灼它。 这意味着,加强材料(碳纤维)的股线方向大致相同,因此它只能在单一方向上产生强化效果。也就是说,经过碳纤维强化的完整3D打印零部件只是在一个方向上强度比较高。而在平行于打印平面的方向上,经过碳纤维强化的3D打印件强度则比普通的3D打印件强不了多少。

加固材料的不同颗粒尺寸和分布


于是工程师们就想出了一种方法。 他们发现,如果在原有的碳纤维颗粒中再掺入一组更小和形状随机的碳纤维颗粒,将会显著提升3D打印对象的强度。为了确定这些颗粒的大小以及随机分布程度与打印强度的关系,工程师们又进行了一系列的研究。


最终,工程师们找到了使碳纤维(或其它增强材料)的随机小尺寸的颗粒导向不同方向的方法。使得用碳纤维增强的3D打印聚合物零部件,在所有方向上的强度都变得更高。


下面是波音公司材料和工艺工程师Brett Lyons的视频,介绍了两家公司如何共同协作,在他们的飞机和F1赛车生产中应用3D打印技术,以及这项技术如何帮助他们制造更好的零部件:






本文来自天工社maker8.com  http://maker8.com/article-1475-1.html

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