9T實(shí)驗(yàn)室開發(fā)增材融合技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模3D打印航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件

2022年10月27日，南極熊獲悉，總部位于蘇黎世的3D打印機(jī)制造商9T Labs AG宣布了一項(xiàng)新的合作，以調(diào)查和測試?yán)�用其增材融合技術(shù)（AFT）大規(guī)模生產(chǎn)結(jié)構(gòu)性航空航天復(fù)合材料應(yīng)用的潛力。

這項(xiàng)創(chuàng)新的混合技術(shù)，將快速批量成型化合物（BMC）包覆成型與高分辨率增材制造相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，為傳統(tǒng)的鋁制航空零件的生產(chǎn)提供了具有成本競爭力的替代方案。對于9T實(shí)驗(yàn)室來說，這也是他們首次與印第安納州西拉法葉市的頂級工程大學(xué)之一普渡大學(xué)建立這種合作關(guān)系。

9T實(shí)驗(yàn)室的市場和業(yè)務(wù)發(fā)展主管YannickWillemin說："傳統(tǒng)的復(fù)合材料制造成本高，浪費(fèi)大，而且?guī)缀巫杂啥扔邢�，特別是對于小尺寸的應(yīng)用。我們正在定義一個(gè)新的復(fù)合材料制造標(biāo)準(zhǔn)，使我們能夠像生產(chǎn)金屬零件一樣輕松地生產(chǎn)結(jié)構(gòu)性復(fù)合材料零件。我們與普渡大學(xué)的新伙伴關(guān)系是朝著在未來12-18個(gè)月內(nèi)使這項(xiàng)技術(shù)更廣泛地使用和普及邁出的有意義的一步。"

普渡大學(xué)工程系教授Pipes博士評論說："我們選擇與9T實(shí)驗(yàn)室合作，因?yàn)槲覀兿嘈潘麄冮_發(fā)的AFT和他們新穎的混合方法是復(fù)合材料制造業(yè)的未來。"

△一個(gè)3D打印的復(fù)合材料頂棚銷釘支架。照片來自9T實(shí)驗(yàn)室。

9T實(shí)驗(yàn)室的增材融合技術(shù)

正確的纖維鋪設(shè)和出色的固結(jié)是生產(chǎn)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵。通過首先使用構(gòu)建模塊來創(chuàng)建纖維層，增材融合技術(shù)（AFT）能夠自動制造從Fibrify軟件獲得的最佳零件設(shè)計(jì)。

△9TLabs Fibrify ®軟件

只有當(dāng)融合模塊對準(zhǔn)備好的部件施加熱量和壓力以將其融合在一起時(shí)，產(chǎn)生的預(yù)制件才具有結(jié)構(gòu)性復(fù)合材料部件所需的鞏固質(zhì)量。這種獨(dú)特的兩階段技術(shù)保證了零件質(zhì)量、可重復(fù)性和生產(chǎn)應(yīng)用的成本效益。

用戶可以用Fibrify設(shè)計(jì)套件快速定義纖維設(shè)計(jì)。通過立即將復(fù)合材料部件輸出到商業(yè)化的有限元模擬軟件中進(jìn)行結(jié)構(gòu)能力驗(yàn)證，用戶可以全面優(yōu)化它們。用戶還可以通過Fibrify Production實(shí)時(shí)管理、操作和監(jiān)控他們的設(shè)備。

△使用HyperganicCore設(shè)計(jì)的3D打印aerospike火箭發(fā)動機(jī)。照片來自EOS。

增材制造在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

對于任何技術(shù)來說，航空航天都是一個(gè)苛刻的現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用，然而增材制造正在迎接挑戰(zhàn)。

例如，著名的3D打印機(jī)公司EOS曾與工程設(shè)計(jì)軟件專家Hyperganic合作，以提高3D打印航空航天部件的外觀和功能。作為合作的一部分，這兩家企業(yè)旨在將基于人工智能的算法工程軟件Hyperganic Core與EOS的激光粉末床熔融3D打印機(jī)相結(jié)合。隨著該軟件的出現(xiàn)，EOS的客戶在設(shè)計(jì)他們的空間推進(jìn)部件時(shí)可以完全排除傳統(tǒng)的部件設(shè)計(jì)程序，同時(shí)利用算法模型。這一變化預(yù)計(jì)將極大地簡化設(shè)計(jì)工作流程，在幾分鐘內(nèi)就能計(jì)算出性能更強(qiáng)的零件幾何形狀。

在其他方面，3D打印機(jī)生產(chǎn)商Stratasys公司和通用電氣航空業(yè)務(wù)部的Avio Aero公司宣布了一些舉措，這些舉措可能會使他們各自的技術(shù)在新的航空應(yīng)用中得到部署。隨著Antero 840CN03聚合物在獵戶座航天器上的使用資格數(shù)據(jù)的公布，Stratasys公司打算鼓勵(lì)建立一個(gè)模型，將該材料應(yīng)用于類似的情況。另一方面，空中客車公司選擇了Avio Aero公司的Catalyst發(fā)動機(jī)為其 "Eurodrone "提供動力，這是一種無人駕駛航空器，旨在執(zhí)行歐洲的監(jiān)測任務(wù)。

△Eurodrone無人機(jī)

此前，3D打印產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì)曾采訪過知名3D打印工廠的專家。隨著工業(yè)增材制造的發(fā)展，制造商、服務(wù)提供商和工程公司紛紛投資于包含各種3D打印技術(shù)的場地。諸如捷普（Jabil）3D打印卓越中心等設(shè)施已經(jīng)建成，用于醫(yī)療保健和牙科行業(yè)的醫(yī)療設(shè)備的端到端規(guī)�；�生產(chǎn)。位于阿拉巴馬州雅典的新興技術(shù)中心，以及最近在美國創(chuàng)建的類似其他設(shè)施，都是為了通過增材制造技術(shù)支持航空航天、能源等行業(yè)。勞倫斯-利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）也在加州開設(shè)了一個(gè)先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室（AML），以加速使用增材制造技術(shù)的研究。