新型3D打印技術可實現(xiàn)生物基復合材料部件的開發(fā)

來源： 中國復材

南極熊獲悉，德國紡織纖維研究所與Arburg GmbH + Co KG（德國）一起，正合作開發(fā)一種能源和材料高效的3D打印工藝，用于制造可持續(xù)生物基纖維增強復合材料。

在天然存在的纖維復合材料中，膠原蛋白或纖維素纖維等增強纖維嵌入木質(zhì)素、半纖維素或膠原蛋白的基質(zhì)中。纖維束與應力模式對齊。組織主要是通過在環(huán)境溫度下基于溶液的物理化學過程形成的。與自然界類似，具有連續(xù)纖維增強的新型3D打印工藝也能使纖維股沉積在正確的位置（拓撲結(jié)構優(yōu)化），并根據(jù)負載以適當?shù)姆较虺练e。然而，天然纖維如纖維素纖維，對較高的溫度很敏感。因此，它們不能在普遍采用的熱塑性3D打印過程中進行加工。

德國紡織纖維研究所和Arburg研究工作的結(jié)果是3D打印的纖維復合材料組件，由嵌入在纖維素基質(zhì)中的纖維素連續(xù)纖維組成。據(jù)稱，一種新型的3D打印工藝能夠在環(huán)境溫度下制造復合材料--這意味著，就像在自然界一樣，材料和部件可以在環(huán)境溫度下通過一次操作同時生產(chǎn)。

纖維素纖維股首先用粘合劑穩(wěn)定，以便在打印機中進行處理。特殊設計的打印頭將粘合劑轉(zhuǎn)化為被纖維素連續(xù)包裹的基質(zhì)。由于纖維素纖維和基質(zhì)具有類似的化學結(jié)構，因此據(jù)說這種復合成分特別穩(wěn)定。其機械性能，如斷裂強度，特別好。

研究小組開發(fā)的基于溶液和節(jié)能的制造方法也可用于其他復合材料的制造過程。尤其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。