研究人員開發(fā)3D打印的自感應(yīng)復(fù)合零件

來源：3D打印網(wǎng)

據(jù)了解，來自荷蘭的Brightlands材料中心的一個團(tuán)隊(duì)通過使用集成纖維開發(fā)了自感應(yīng)3D打印復(fù)合零件，部件的獨(dú)特自感應(yīng)特性有望在未來實(shí)現(xiàn)諸如建筑和修復(fù)等行業(yè)的復(fù)雜關(guān)鍵結(jié)構(gòu)監(jiān)控。

自感應(yīng)零件
自我感知是材料監(jiān)視自身狀況的能力。以前，具有注入的連續(xù)碳纖維的聚合物基復(fù)合材料已被用作自傳感器，由此已經(jīng)測量了纖維電阻的變化。具有足夠纖維的自感應(yīng)材料將使我們能夠監(jiān)控航空航天應(yīng)用乃至橋梁中大型零件的結(jié)構(gòu)健康狀況。

感應(yīng)橋演示，通過BMC拍攝

然而，傳統(tǒng)的自感應(yīng)復(fù)合材料零件的生產(chǎn)通常是一個復(fù)雜的多步驟過程，需要專門的設(shè)備來集成連續(xù)纖維。 Brightlands團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是利用增材制造技術(shù)制造自傳感器，并利用兩種技術(shù)的優(yōu)勢來獲得更有效的結(jié)果。

3D打印連續(xù)纖維
3D打印將允許碳纖維在復(fù)合零件內(nèi)的精確定位，其放置和方向沿著需要它們的關(guān)鍵區(qū)域延伸。也可以將纖維分批分組，以在需要時提供更靈敏的監(jiān)控-增材制造的幾何自由度使所有這些成為可能。

Brightlands研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，通過監(jiān)視比例模型人行天橋的變形來驗(yàn)證其3D打印傳感器纖維的方法。橋只是由注入了碳纖維的熱塑性聚合物基體制成的彎曲梁。它是用Anisoprint Composer A4復(fù)合3D打印機(jī)打印的，該打印機(jī)允許通過共擠出將纖維周期性地沿著構(gòu)建方向插入，從而產(chǎn)生了各向異性，進(jìn)行電連接時，有幾根光纖伸出網(wǎng)橋，并在變化的負(fù)載下測量其電阻。

結(jié)果表明，在橋上施加的載荷與連續(xù)纖維的電阻之間存在明顯的相關(guān)性，電阻隨力的增加而增加。這驗(yàn)證了該團(tuán)隊(duì)的3D打印連續(xù)纖維注入復(fù)合材料的自感應(yīng)用。他們希望將這種新穎的方法擴(kuò)展到實(shí)際使用情況，在這種情況下3D打印的自感應(yīng)原型可以提供有關(guān)組件的哪些部分承受最大負(fù)載或組件需要承受的力范圍的有用數(shù)據(jù)。工程師可以使用這些數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)假體，以更有效地分配應(yīng)力或建立橋接結(jié)構(gòu)以支持更大的載荷。

由于材料的高強(qiáng)度和低重量，長期以來人們一直在探索3D打印碳纖維在許多應(yīng)用中的用途。意大利產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)提供商Due Pi Greco最近已從汽車原型擴(kuò)展到使用Stratasys的Fortus 380mc CFE系統(tǒng)的碳纖維印刷功能進(jìn)行生產(chǎn)。在加利福尼亞州的其他地方，AREVO與Franco Bicycles合作為新型電動自行車產(chǎn)品提供3D打印碳纖維車架。