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近日，德國(guó)慕尼黑聯(lián)邦國(guó)防軍大學(xué)輕量化研究所的FLAB-3Dprint增材制造實(shí)驗(yàn)室，完成對(duì)荷蘭CEAD公司AM-Flexbot大型機(jī)器人3D打印系統(tǒng)的關(guān)鍵升級(jí)，正式搭載LEAMDEMEX定向能量材料擠出模塊，聚焦熱塑性復(fù)合材料大尺寸構(gòu)件的高性能制造，為航空航天、船舶、國(guó)防等領(lǐng)域的輕量化應(yīng)用提供先進(jìn)制造方案。
DEMEX模塊安裝在慕尼黑武裝部隊(duì)大學(xué)輕量化工程研究所的CEAD機(jī)器人擠出機(jī)上，積極打印熱塑性零件，并利用LED輔助接口加熱。來源ILEAM科技
該AM-Flexbot系統(tǒng)基于6軸工業(yè)機(jī)器人開發(fā)，搭配線性移動(dòng)軸可實(shí)現(xiàn)3米級(jí)行程的大尺寸打印，核心采用單螺桿擠出工藝，直接以碳纖維/玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性顆粒為原料，打印速率最高可達(dá)25kg/h，噴嘴直徑支持最大21mm，解決了傳統(tǒng)絲材型設(shè)備效率低、尺寸受限的行業(yè)痛點(diǎn)。區(qū)別于傳統(tǒng)三軸打印機(jī)的平面層疊模式，6軸機(jī)器人賦予打印頭多自由度運(yùn)動(dòng)能力，可實(shí)現(xiàn)非平面路徑打印與傾斜結(jié)構(gòu)的無支撐成型，實(shí)驗(yàn)室已成功驗(yàn)證45°傾斜無支撐打印工藝，無需額外去除支撐材料，大幅減少后處理工序?qū)w維連續(xù)性與力學(xué)性能的影響。
本次升級(jí)的核心亮點(diǎn)是DEMEX定向能量材料擠出模塊的集成應(yīng)用，該模塊可通過LED輔助界面加熱技術(shù)，在打印頭沉積材料前，對(duì)前一層打印界面進(jìn)行局部精準(zhǔn)加熱，使層間結(jié)合溫度達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，攻克了傳統(tǒng)熱塑性復(fù)材3D打印中Z向強(qiáng)度遠(yuǎn)低于XY向的行業(yè)難題，實(shí)現(xiàn)了各向同性的力學(xué)性能提升。相較于激光加熱方案，LED輔助加熱無安全風(fēng)險(xiǎn)，可大幅提升大尺寸構(gòu)件的層間粘結(jié)力與整體穩(wěn)定性，為工程化應(yīng)用提供了可靠保障。
作為德國(guó)聯(lián)邦國(guó)防軍數(shù)字化與技術(shù)研究中心（dtec.bw）資助的核心項(xiàng)目，F(xiàn)LAB-3Dprint實(shí)驗(yàn)室聚焦纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造技術(shù)研發(fā)，覆蓋金屬、塑料、陶瓷多類材料體系，重點(diǎn)攻克大尺寸增材制造、結(jié)構(gòu)-功能一體化集成等關(guān)鍵技術(shù)。此次升級(jí)后的CEAD系統(tǒng)，可兼容短纖維增強(qiáng)熱塑性材料（如CF/GF-PEEK、PA6、PP等），通過工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)纖維取向的主動(dòng)調(diào)控，同時(shí)支持多材料分區(qū)打印，可實(shí)現(xiàn)復(fù)材構(gòu)件的局部增強(qiáng)與功能集成，滿足航空航天工裝、船舶殼體、國(guó)防裝備等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茌p量化部件的定制化需求。
未來，實(shí)驗(yàn)室將依托升級(jí)后的設(shè)備平臺(tái)，持續(xù)開展復(fù)材增材制造工藝窗口優(yōu)化、層間剪切強(qiáng)度提升、后處理工藝適配等研究，推動(dòng)熱塑性復(fù)合材料增材制造技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用，為輕量化制造領(lǐng)域提供更高效、更可靠的解決方案。
復(fù)材網(wǎng)（編譯自德國(guó)慕尼黑聯(lián)邦國(guó)防軍大學(xué)輕量化研究所FLAB-3Dprint項(xiàng)目公開資料、CEAD官方技術(shù)文檔及LEAMTechnologiesDEMEX模塊技術(shù)說明）