3D打印与复合材料

 ISO/ASTM 52900标准对增量制造(又称“3D打印“)的定义是:用3D模型数据来连接材料使其成为制品的过程,通常是叠层成形。增量制造过程使用塑料、金属、陶瓷、玻璃或复合材料来制造物理模型、原型、样板、模具构件和批量生产器件。3D打印包括7种不同的工艺。制件通过挤出、喷射、光固化、层合或熔结的方式制成。

增量制造一直是迅速发展的生态系统。2016年,增量制造行业(包括全所有的增量制造产品和服务)以17.4%的年增长率增至60.63亿美元。过去4年和过去28年的复合年均增长率分别为28%和25.9%。

分割线

在2010年的一份相关报告中,报告作者提到,增量制造方法已开始从以原型制造和功能模拟为主的业务过渡到终制品的批量制造。同时,他还提到,增量制造对复合材料行业的影响难以计量,但已有几种增量制造技术给制造商提供了机遇。从那以后的七年中,增量制造系统的制造商提供了制造复合材料制品的机器,这些机器获得一定的采用。

增量制造工艺可减少研制模具的成本和时间,尤其对形状复杂的制品是如此。由于可以同时制造很多小型制品,生产效率与制品尺寸成反比,所以增量制造对个体制件很有吸引力。上述报告的作者总结说:“我看到了复合材料和增量制造行业合作和共同发展的需要和机遇。二者通过联合解决一些面临的问题和提供范围更宽的材料,可以获得很多效益。”

增量制造对复合材料制造商来说代表了一种较新的和令人兴奋的前沿技术。自2010年以来,几家公司取得了独特的和突破性的发展。美国辛辛那提公司与美国橡树岭实验室共创了“大面积增量制造“体系,打印速度达到45-48kg/h。适用于复合材料的大规模制造。美国EnvisionTEC公司研发中小型打印体系,能够打印玻璃纤维增强高强度塑料。美国Markforged公司推出了上种商业化3D打印机,可用连续碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维打印制品。同样,美国Arevo公司研制了增量制造体系,能够打印连续纤维增强材料和热塑性基体的复合材料。

分割线

为充分挖掘潜力,要做的事还有很多。在很多方面,增量制造行业刚刚开始去实现复合材料制造业中可能做到的事情。