德國紡織和纖維研究所 (DITF) ：打印纖維復合材料部件

2023年1月18日，南極熊獲悉，德國紡織和纖維研究所 (DITF) 與 Arburg GmbH + Co KG 正在開發(fā)一種節(jié)能和材料高效的 3D 打印工藝，用于制造輕質(zhì)生物基纖維復合材料。為此，這兩個組織從大自然中汲取靈感，使用木材、植物莖、幾丁質(zhì)殼、骨頭、組織（如肌腱和皮膚）、貽貝殼和蜘蛛絲等材料進行研究。



DITF 網(wǎng)站上寫道：“我們可以利用自然界種的很多靈感來設計和制造目前需求量很大的生物基、可持續(xù)纖維增強復合材料。生物基纖維增強復合材料由嵌入生物基基質(zhì)中的天然纖維或纖維素纖維組成。生物基組件提供的性能可與常用的玻璃纖維復合材料相媲美。”

在纖維復合材料中，增強纖維（例如膠原蛋白或纖維素原纖維）嵌入木質(zhì)素、半纖維素或膠原蛋白的基質(zhì)中。組織主要是通過在環(huán)境溫度下發(fā)生的基于溶液的物理化學過程形成的。與自然界相似，具有連續(xù)纖維增強的新型 3D 打印工藝能夠使纖維束準確沉積，并根據(jù)負載情況以適當?shù)姆较虺练e。然而，天然纖維，如纖維素纖維，對高溫敏感，因此不能在常用的熱塑性3D打印工藝中進行加工。



兩人研究團隊的成果是3D打印了纖維復合材料部件，該部件由嵌入纖維素基基質(zhì)中的纖維素連續(xù)纖維組成。新開發(fā)的3D打印工藝可以在適合的環(huán)境溫度下制造復合材料，這意味著，材料和組件可以在一次操作中同時生產(chǎn)。



●首先，纖維素纖維束用粘合劑穩(wěn)定，以便在打印機中進行處理。

●經(jīng)過設計，打印頭將粘合劑轉(zhuǎn)化為基質(zhì)，纖維素連續(xù)纖維被包裹在基質(zhì)中。

●由于纖維素纖維和基體具有相似的化學結(jié)構(gòu)，復合材料的成分特別穩(wěn)定。斷裂強度等機械性能非常好。

研究團隊開發(fā)的制造方法還可用于其他復合材料制造工藝，特別適用于加工需求量大的溫度敏感材料，如天然纖維或纖維素纖維。