新型3D打印技術(shù)可實(shí)現(xiàn)生物基復(fù)合材料部件的開發(fā)

來源： 中國復(fù)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(qiáng)復(fù)合材料。

在天然存在的纖維復(fù)合材料中，膠原蛋白或纖維素纖維等增強(qiáng)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(yīng)力模式對(duì)齊。組織主要是通過在環(huán)境溫度下基于溶液的物理化學(xué)過程形成的。與自然界類似，具有連續(xù)纖維增強(qiáng)的新型3D打印工藝也能使纖維股沉積在正確的位置（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化），并根據(jù)負(fù)載以適當(dāng)?shù)姆较虺练e。然而，天然纖維如纖維素纖維，對(duì)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(jìn)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(fù)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(fù)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(shí)生產(chǎn)。

纖維素纖維股首先用粘合劑穩(wěn)定，以便在打印機(jī)中進(jìn)行處理。特殊設(shè)計(jì)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(xué)結(jié)構(gòu)，因此據(jù)說這種復(fù)合成分特別穩(wěn)定。其機(jī)械性能，如斷裂強(qiáng)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(fù)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。