【行业信息】航天工程3D连续碳纤维打印技术

2024-06-07

据美国伊利诺伊大学香槟分校2024年5月27日获悉（UIUC）最近安装了Continus CF3CompositesD 这是一种先进的3D打印技术，Enterprise系统。该系统的引入旨在加快对航空航天领域需要的大型轻质结构复合材料的研究和生产。这个标志着Continuus Composites首次在学术界以外的机构安装了其连续纤维3D打印机，显示了该技术在学术界和工业界的广泛应用价值。

△第一台CF3D安装在伊利诺伊大学。系统系统Enterprise系统

独特的Continuous和UIUC合作

Jeffff工程创始人伊利诺伊大学香槟分校航空航天工程系教授Baur教授（AE）Beckman研究所自主材料系统团队的成员是复合材料加工和添加材料制造实验室的负责人。在空军服役25年以上后，Baur去年加入了Beckman学院。

“这是一种改变游戏规则的复合材料技术，因为它能制造出形状复杂的结构，其机械性能接近传统的航天复合材料。”Baur教授说。现在，制造高性能复合材料的方法是手工铺装添加树脂的织物或纤维，然后在热压罐中长时间加热加工。现在，我们用机器人铺设纤维，快速固化成型，所需的时间只有原来的一小部分。虽然取得了一些成就，但是仍然需要继续努力，投入大量的技术研究和工作。”

CF3D UIUC和Continuususu是Enterprise打印机。独特的产学合作项目之一是Composites公司。Baur教授说，他和Continuus Composites公司签署的协议将为他的实验室提供耗材、技术支持和硬件更新。他指出：“我们将免费、公开地向他们反馈我们使用设备的经验，以便他们能够改善未来的客户。”

△Jeff，AE创始人 Baur教授是复合材料加工和添加材料制造实验室的负责人

此外，Baur举例说明了3D打印技术如何在旧零件使用寿命结束后处理可持续性问题。由于大多数热固性复合材料的耐久性，很难从树脂基体中回收昂贵的纤维，然后回收或再利用。例如，风力涡轮机叶片等主要复合材料结构的使用寿命为30年，然后埋在垃圾处理场。

研究人员正在设计一种新型树脂，它可以在适当的条件下使纤维和树脂可以回收利用，两者都可以重复使用，通过最近获得能源部资助的RE-MAT核心(由UIUC通过Beckman研究所领导)。因此，添加先进的3D打印复合材料设备可以加快对这些新材料的评估和开发，实现热固性复合材料的循环经济。

△Continuous CF3CompositesD 系统系统Enterprise系统

用于航天工程持续纤维增强复合材料零件的添加剂制造

鲍尔除了盛大的剪彩仪式外，还协调举办了一次来自UIUC的研讨会。、Continuous Composites、空军研究实验室，Arkema、Hexcel、西门子和Comau的项目负责人齐聚一堂。

举办这个活动非常重要。Baur说。：“学术界通常不应邀参加这样的活动。但是在研讨会上，我们参加了政府、工业和学术。这是一种聚集所有参与者讨论共同愿景的方式。每个人都想看到它。这是科技界的重要时刻。”

据Baur介绍，CF3D Enterprise打印机将在许多方面进行研究。这台机器可用于制造各种结构复合材料，包括使用新纤维、增强材料，甚至生物纤维。这些结构包括制造风洞原形或太空布局等大型结构。用结构复合材料打印时，原型可达到最终结构所需的性能水平。

Baur还提到，他的学生团队已经开始在CF3D系统中进行多个项目。其中，一名学生正在开发打印结构拓扑优化的新方法，另一名学生正在研究形状可变复合材料的设计，另一名学生正在研究3D打印树脂的特性，以实现可回收的热固性复合材料。他强调，未来的研究方向将包括自适应结构和嵌入式设备的多功能性，如探索新材料、复合材料的新配方、新设计和新应用。

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