Brightlands材料中心(荷蘭Geleen)開發具有自感應功能的3d打印復合材料部件。自感知技術為監測航空航天、建筑和醫療等領域的關鍵結構創造了機會。

 

 

自感應是一種材料作為傳感器并收集其自身狀態信息的能力。碳纖維增強的聚合物基復合材料已經建立起來，可以根據連續纖維電阻的可測量變化提供自感應能力。這種材料正在開發和演示，用于飛機結構健康監測(SHM)和包括橋梁和建筑物在內的建筑應用。

 

傳統上，這種自感應復合材料的制造需要多個階段的技術，復雜的操作和特殊設備。Brightlands材料中心將連續碳纖維的自感應技術與增材制造技術相結合，使SHM應用更具有成本效益，使其能夠得到更廣泛的應用，并擴展到新的應用領域。
 

 

Brightlands材料中心使用Anisoprint Composer A3復合3D打印機制作自感知部件，用于增材制造和結構健康監測及結構感知研究。

 

 

增材制造使連續碳纖維的定位和方向非常精確。因此，它能將纖維放置在產品內部選定的位置，沿著指定的負載路徑提供所需的強度和剛度，并形成結構的一個完整部分。這意味著碳纖維被放置在需要它們作為傳感器來監測結構的地方，多個纖維可以在整個部件中形成一系列傳感器。

 

Brightlands材料中心通過監測人行組合橋的尺度模型和簡單彎曲梁的變形，證明了這一概念。兩者都是用Anisoprint(盧森堡Esch-sur-Alzette)A4復合3D打印機打印的。Brightlands材料中心的研究工程師Guy Bex說:“我們對我們的新型Anisoprint系統尤其滿意，因為它們在選擇印刷材料和完全控制纖維沉積方面提供了很高的自由度。”光纖定位的自由度對于傳感也是至關重要的，因為連續碳纖維必須從部件上伸出來，再連接到監控的電子硬件上。

 

由于3D打印不需要工具或模具，它提供了一步法生產過程來生產任何形狀的連續纖維增強復合材料，取代了傳統復雜，耗時和昂貴的多步技術。然而，優化3D打印結構的制造過程可能需要多次迭代。自感知的3D打印復合材料可以收集關于其實際使用環境的信息，這對新產品的設計和原型階段非常重要。

 

測試中，自感知的3D打印部件記錄了在使用過程中所經歷的真實條件和力量，這讓設計師和工程師對打印部件必須承受的實際需求有了更精確的理解。

 

這種傳感器還可以使零件充當診斷工具。例如，3D打印的自感知矯形器或假肢部件可以指導患者，并為醫生提供有關壓力分布和運動模式的有價值的信息。

 

 

Brightlands材料中心是由荷蘭科學研究組織資助的應用科技獨立研究中心。它以強大的應用焦點支持工業創新，并提供專門的合同研究和參與，包括3D打印自感應復合材料的研究路線圖。

 

Anisoprint是anisoprinting技術的發明者，該技術通過連續纖維3D沉積來設計和生產優的復合結構。該公司制造3D打印機、材料(基于碳和玄武巖纖維)和用于生產異位印刷復合零件的軟件，以幫助科學家以新的、更有效的方式解決研究問題，并使制造公司降低成本。