3D打印技術3d打印加工

2020年07月23日查閱次數：

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21世紀,，復合材料的需求將以更快的速度增長,，而其高成本成為制約復合材料廣泛應用的重要瓶頸,。低成本復合材料制造技術是目前世界上復合材料研究領域的一個核心問題。提高復合材料的性能價格比,，除了在原材料,、裝配與維護等方面進行研究改進外，更重要的是降低復合材料制造成本,。

3D打印技術

1,、3D打印技術原理

     3D打印也叫增材制造，區(qū)別于傳統(tǒng)的減材或等材加工制造方法,，它是采用材料逐層累加的方法制造實體零件,。該技術是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術,、信息技術,、精密伺服驅動技術以及新材料與物理化學技術的基礎上集成發(fā)展起來的。其工作原理是將物理實體的計算機三維模型離散成一系列的二維層片,，利用精密噴頭或激光熱源,，根據層片信息，在數字化控制驅動下,，將熔覆的成型材料通過連續(xù)的物理層疊加固化,，逐層增加材料來生成三維實體產品。

2,、復合材料3D打印技術

     在各種3D打印技術中,，能夠進行復合材料3D制造的主要有選區(qū)激光燒結（SLS）、熔融沉積成型（FDM）,、分層實體制造（l，LOM）以及立體光刻技術（SL）,。

（1）SLS

     SLS制造復合材料的主要方法是混合粉末法,，即基體粉末與增強體粉末混合，激光按設計圖紙的截面形狀對特定區(qū)域的粉末進行加熱,，使熔點相對較低的基體粉末融化,，從而把基體和增強體粘接起來實現組分的復合。

（2）FDM

     FDM工藝制造復合材料是預先將纖維和樹脂制成預浸絲束,，再將預浸絲束送入噴嘴,，絲束在噴嘴處受熱融化并按設計軌跡堆放在平臺上形成一層層材料，層與層之間通過樹脂部分或完全融化形成連接,。FDM技術所用的復合材料預浸絲束必須滿足組分,、強度以及低粘度等要求，一般需要在復合材料中添加塑性劑增加流動性,。

（3）LOM

     LOM技術與FDM類似,，需預先制備單向纖維/樹脂預浸絲束并排制成無緯布即預浸條帶，預浸條帶經傳送帶送至工作臺,，在計算機的控制下,，激光沿三維模型每個截面的輪廓線切割預浸條帶，逐層疊加在一起,，形成三維產品,。

（4）SL

     利用SL制造復合材料，首先需將光敏聚合物與增強顆?；蚶w維混合成混合溶液,，利用紫外激光快速掃描存于液槽中的混合液，使光敏聚合物迅速發(fā)生光聚合反應，從而由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),，然后工作臺下降一層薄片的高度,，進行第二層激光掃描固化，如此反復,，形成產品,。

航天用樹脂基復合材料3D打印技術分析

     1、開發(fā)適應性的打印材料,。復合材料3D打印過程要求打印材料具有適當的粘度,、流動性、長的操作時間,、短的成型時間,，因此需對現有航天復合材料材料體系進行適應性開發(fā)，對材料體系進行改進,，以提供滿足3D打印技術和航天應用要求的材料,。

     2、突破纖維多維連續(xù)打印,。復合材料3D打印設備亟需突破在多維方向的連續(xù)堆積,，如設置五軸/六軸聯動打印平臺通過轉動平臺實現多維連續(xù)打印，以滿足航天復雜結構產品多個平面,、多個部位的連續(xù)鋪層要求,。

     3、實現預壓實功能,。熱固性樹脂基復合材料需在高溫高壓下實現樹脂基體的固化和制件的致密化,，可在打印一定層數后在設備內對坯體進行預壓實和加熱，提高打印中間過程的致密性,，打印完成后再將坯體移至固化設備進行固化,。采用低成本技術是降低復合材料產品成本的有效途徑之一，3D打印技術通過增加材料實現產品的制造,，能夠發(fā)揮材料的利用率,，降低復合材料生產成本。此外,，對于復雜結構復合材料產品,，3D打印技術還可以減小對工裝的依賴，縮短加工時間,，同時還可以實現整體成型,、減少裝配時間，研究3D打印技術在航天復合材料的應用具有重大意義,。

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