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【航空航天】可用于航天航空結構件的3D打印連續纖維復合材料:不是金屬,勝過金屬

 2020年5月,“連續纖維增強熱塑性復合材料3D打印“搭載載人五批飛船成功實現艙內在軌打印,此系國際首次,標志著我國在軌3D打印技術的國際引領性。我國首次實現太空3D打印。

 

比鋼強10倍,比鋁高8倍。


 

可用于航空航天結構件的3D打印連續纖維復合材料

 

 

近些年來,碳纖維復合材料生產過程中的數字化,從設計到制造過程控制,從自我修正到監控智能復合結構的運行性能日益得到關注。

 

復合材料的綜合優勢:

 

  • 高強度、低密度、輕量化,它在高強度的同時又保持了一個非常低的重量。
  • 可設計性強,因為復合材料它是具有各項異性,那么它的各項一直沿著纖維的方向,它的強度是尤其的高,我們可以根據它的纖維方向,結合我們使用場景的受力方向,把它作為一個更針對性的設計。
  • 耐高溫,金屬材料或者鋁合金在幾百度的高溫以后,它的力學性質就發生了很大程度的降低,復合材料它在經受了同樣的高溫以后,它的機械性能下降相對要低很多。
  • 安全性好,它的耐沖擊性好,作為成型件有很高的安全性。
  • 抗疲勞性好,一個件反復受力在很幾千幾萬次以后,還能夠保持它的強度,這是纖維復合材料的優勢。雖然碳纖維的原料是軟的,但是我們要把它和樹脂材料復合在一起加工,加工完了的成型件,它的強度就非常的高。

 

 

更精確的3D打印成果

 

由于3D打印不再需要工具或模具,因此它提供了一步制造方法來生產任何形狀的連續纖維增強復合材料,從而取代了更復雜、耗時且昂貴的傳統多步制造技術。

 


 

航天航空中的碳纖維:不是金屬,勝過金屬

 

隨著材料學的發展,金屬已經不再是我們的唯一選擇,有大量的非金屬材料因為特殊的性能而被被應用到航空發動機中,如陶瓷材料和碳纖維。陶瓷因為其極佳的耐高溫性能而有可能在未來的航空發動機高溫部件中得到使用;碳纖維則以優秀的比強度、比模量等綜合指標被航空航天工業青睞。

 

而且這種材料抗拉強度極高,想要拉斷高強度碳纖維材料需要用拉斷同樣橫截面積鋼鐵的力的兩到四倍。

 


 

碳纖維(后三行)與金屬材料的對比

 

技術源自西安交通大學機械制造系統工程國家重點實驗室,公司首席技術官羅盟博士為創始團隊核心成員,致力于中國連續纖維復合材料3D打印的研究與應用。

 

以連續纖維增強熱塑性聚合物基高性能復合材料零件直接3D打印為目標,采用連續纖維與熱塑性聚合物為原材料,利用復合浸漬-熔融沉積的3D打印工藝實現復合材料制備與復雜結構復合材料零件成形的一體化制造。復合材料3D打印工藝的主要優勢在于成本低,能實現復雜結構復合材料構件的快速制造。

 

材料|連續纖維復合材料小絲束預浸絲

裝備|國內首創自主研發系列裝備

軟件|國內首創連續纖維路徑規劃軟件

加工|輕質高強及功能制件

服務|面向汽車、航天航空行業的定制化解決方案

 

實現關鍵品種和產品的規?;苽浼皯?,以裝備及軟件端為云疆智造自主核心產品,根據市場需求進行加速迭代,目前重點錨定于航天航空、汽車工業等輕量化應用場景下的結構特征件,推進部分產品的場景化驗證,為技術推廣提供足量的案例支撐。實現了國產化設備、軟件等關鍵技術的率先突破,成為國內布局碳纖維3D打印的研發與成果轉化實體。