Brightlands材料中心(荷兰Geleen)开发具有自感应功能的3d打印复合材料部件。自感知技术为监测航空航天、建筑和医疗等领域的关键结构创造了机会。

 

 

自感应是一种材料作为传感器并收集其自身状态信息的能力。碳纤维增强的聚合物基复合材料已经建立起来，可以根据连续纤维电阻的可测量变化提供自感应能力。这种材料正在开发和演示，用于飞机结构健康监测(SHM)和包括桥梁和建筑物在内的建筑应用。

 

传统上，这种自感应复合材料的制造需要多个阶段的技术，复杂的操作和特殊设备。Brightlands材料中心将连续碳纤维的自感应技术与增材制造技术相结合，使SHM应用更具有成本效益，使其能够得到更广泛的应用，并扩展到新的应用领域。
 

 

Brightlands材料中心使用Anisoprint Composer A3复合3D打印机制作自感知部件，用于增材制造和结构健康监测及结构感知研究。

 

 

增材制造使连续碳纤维的定位和方向非常精确。因此，它能将纤维放置在产品内部选定的位置，沿着指定的负载路径提供所需的强度和刚度，并形成结构的一个完整部分。这意味着碳纤维被放置在需要它们作为传感器来监测结构的地方，多个纤维可以在整个部件中形成一系列传感器。

 

Brightlands材料中心通过监测人行组合桥的尺度模型和简单弯曲梁的变形，证明了这一概念。两者都是用Anisoprint(卢森堡Esch-sur-Alzette)A4复合3D打印机打印的。Brightlands材料中心的研究工程师Guy Bex说:“我们对我们的新型Anisoprint系统尤其满意，因为它们在选择印刷材料和完全控制纤维沉积方面提供了很高的自由度。”光纤定位的自由度对于传感也是至关重要的，因为连续碳纤维必须从部件上伸出来，再连接到监控的电子硬件上。

 

由于3D打印不需要工具或模具，它提供了一步法生产过程来生产任何形状的连续纤维增强复合材料，取代了传统复杂，耗时和昂贵的多步技术。然而，优化3D打印结构的制造过程可能需要多次迭代。自感知的3D打印复合材料可以收集关于其实际使用环境的信息，这对新产品的设计和原型阶段非常重要。

 

测试中，自感知的3D打印部件记录了在使用过程中所经历的真实条件和力量，这让设计师和工程师对打印部件必须承受的实际需求有了更精确的理解。

 

这种传感器还可以使零件充当诊断工具。例如，3D打印的自感知矫形器或假肢部件可以指导患者，并为医生提供有关压力分布和运动模式的有价值的信息。

 

 

Brightlands材料中心是由荷兰科学研究组织资助的应用科技独立研究中心。它以强大的应用焦点支持工业创新，并提供专门的合同研究和参与，包括3D打印自感应复合材料的研究路线图。

 

Anisoprint是anisoprinting技术的发明者，该技术通过连续纤维3D沉积来设计和生产优的复合结构。该公司制造3D打印机、材料(基于碳和玄武岩纤维)和用于生产异位印刷复合零件的软件，以帮助科学家以新的、更有效的方式解决研究问题，并使制造公司降低成本。