9T實驗室開發(fā)增材融合技術，以實現(xiàn)大規(guī)模3D打印航空復合材料結構部件

2022年10月27日，南極熊獲悉，總部位于蘇黎世的3D打印機制造商9T Labs AG宣布了一項新的合作，以調查和測試利用其增材融合技術（AFT）大規(guī)模生產(chǎn)結構性航空航天復合材料應用的潛力。

這項創(chuàng)新的混合技術，將快速批量成型化合物（BMC）包覆成型與高分辨率增材制造相結合，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，為傳統(tǒng)的鋁制航空零件的生產(chǎn)提供了具有成本競爭力的替代方案。對于9T實驗室來說，這也是他們首次與印第安納州西拉法葉市的頂級工程大學之一普渡大學建立這種合作關系。

9T實驗室的市場和業(yè)務發(fā)展主管YannickWillemin說："傳統(tǒng)的復合材料制造成本高，浪費大，而且?guī)缀巫杂啥扔邢蓿�特別是對于小尺寸的應用。我們正在定義一個新的復合材料制造標準，使我們能夠像生產(chǎn)金屬零件一樣輕松地生產(chǎn)結構性復合材料零件。我們與普渡大學的新伙伴關系是朝著在未來12-18個月內(nèi)使這項技術更廣泛地使用和普及邁出的有意義的一步。"

普渡大學工程系教授Pipes博士評論說："我們選擇與9T實驗室合作，因為我們相信他們開發(fā)的AFT和他們新穎的混合方法是復合材料制造業(yè)的未來。"

△一個3D打印的復合材料頂棚銷釘支架。照片來自9T實驗室。

9T實驗室的增材融合技術

正確的纖維鋪設和出色的固結是生產(chǎn)輕質結構件的關鍵。通過首先使用構建模塊來創(chuàng)建纖維層，增材融合技術（AFT）能夠自動制造從Fibrify軟件獲得的最佳零件設計。

△9TLabs Fibrify ®軟件

只有當融合模塊對準備好的部件施加熱量和壓力以將其融合在一起時，產(chǎn)生的預制件才具有結構性復合材料部件所需的鞏固質量。這種獨特的兩階段技術保證了零件質量、可重復性和生產(chǎn)應用的成本效益。

用戶可以用Fibrify設計套件快速定義纖維設計。通過立即將復合材料部件輸出到商業(yè)化的有限元模擬軟件中進行結構能力驗證，用戶可以全面優(yōu)化它們。用戶還可以通過Fibrify Production實時管理、操作和監(jiān)控他們的設備。

△使用HyperganicCore設計的3D打印aerospike火箭發(fā)動機。照片來自EOS。

增材制造在航空航天領域的應用

對于任何技術來說，航空航天都是一個苛刻的現(xiàn)實世界應用，然而增材制造正在迎接挑戰(zhàn)。

例如，著名的3D打印機公司EOS曾與工程設計軟件專家Hyperganic合作，以提高3D打印航空航天部件的外觀和功能。作為合作的一部分，這兩家企業(yè)旨在將基于人工智能的算法工程軟件Hyperganic Core與EOS的激光粉末床熔融3D打印機相結合。隨著該軟件的出現(xiàn)，EOS的客戶在設計他們的空間推進部件時可以完全排除傳統(tǒng)的部件設計程序，同時利用算法模型。這一變化預計將極大地簡化設計工作流程，在幾分鐘內(nèi)就能計算出性能更強的零件幾何形狀。

在其他方面，3D打印機生產(chǎn)商Stratasys公司和通用電氣航空業(yè)務部的Avio Aero公司宣布了一些舉措，這些舉措可能會使他們各自的技術在新的航空應用中得到部署。隨著Antero 840CN03聚合物在獵戶座航天器上的使用資格數(shù)據(jù)的公布，Stratasys公司打算鼓勵建立一個模型，將該材料應用于類似的情況。另一方面，空中客車公司選擇了Avio Aero公司的Catalyst發(fā)動機為其 "Eurodrone "提供動力，這是一種無人駕駛航空器，旨在執(zhí)行歐洲的監(jiān)測任務。

△Eurodrone無人機

此前，3D打印產(chǎn)業(yè)團隊曾采訪過知名3D打印工廠的專家。隨著工業(yè)增材制造的發(fā)展，制造商、服務提供商和工程公司紛紛投資于包含各種3D打印技術的場地。諸如捷普（Jabil）3D打印卓越中心等設施已經(jīng)建成，用于醫(yī)療保健和牙科行業(yè)的醫(yī)療設備的端到端規(guī)模化生產(chǎn)。位于阿拉巴馬州雅典的新興技術中心，以及最近在美國創(chuàng)建的類似其他設施，都是為了通過增材制造技術支持航空航天、能源等行業(yè)。勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室（LLNL）也在加州開設了一個先進制造實驗室（AML），以加速使用增材制造技術的研究。