美國利用旋轉(zhuǎn)3D打印制造高強(qiáng)度材料

據(jù)美國媒體近日?qǐng)?bào)道，哈佛大學(xué)一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用旋轉(zhuǎn)3D打印噴頭和精確控制的位置移動(dòng)，使打印出的材料具有木材等自然材料才有的微觀纖維結(jié)構(gòu)，從而顯著增強(qiáng)了復(fù)合材料的強(qiáng)度。這項(xiàng)研究成果獲得美國海軍實(shí)驗(yàn)室和增材制造投資公司GettyLab的資助，發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

天然存在的復(fù)合材料，如牙齒、貝殼等，利用纖維結(jié)構(gòu)的排列來提高強(qiáng)度。為了模仿自然界這一特性，此前增材制造業(yè)曾利用電磁場等途徑在聚合物中布置纖維結(jié)構(gòu)，但這些手段會(huì)顯著增加制造的復(fù)雜程度，并難以做到局部控制。哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用工程學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)利用流變學(xué)在3D打印中成功生成了微觀結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目的3D打印機(jī)利用一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的噴嘴沉積基于環(huán)氧樹脂的液體原料，通過精確控制噴嘴的旋轉(zhuǎn)速度和位置，可以有效地控制纖維的排列形態(tài)，從而在生成的材料中提供不同的剛度，并且可以在不同的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)不同的微觀結(jié)構(gòu)。

該方法可以在多種增材制造技術(shù)中使用，如熔融沉積成型（FDM）、直接噴墨成型（DIW）、大面積增材制造（BAAM）等，并可應(yīng)用于多種材料，包括碳纖維與陶瓷。未來旋轉(zhuǎn)3D打印技術(shù)有望為增材制造開辟新的空間。


來源：科技部