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最新技术:碳纤维3D打印,第五部分

时间:2020-01-21 09:37 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 阅读:
极光尔沃
      中国3D打印网1月21日讯,在我们关于碳纤维3D打印的系列的第一部分中,我们讨论了如何在更大的制造业中使用该材料。正如我们在整个系列文章中所了解到的,由于碳纤维具有很高的强度重量比,因此通常被用作金属的低成本替代品。尽管这种材料在航空航天工业中使用最频繁,但在其他领域(如汽车,体育和建筑)的使用却越来越多。
   到目前为止,我们在本报告中只重点介绍了3D打印的过去和将来。
.3D打印+碳纤维的好处
.我们探索的所有添加剂技术都有其独特的优点和缺点,有些工艺的几何复杂性受到更多限制,而另一些工艺则无法提供与其余工艺相同的强度和刚度。但是,它们共有的优点是自动化程度高。
       传统上,施加碳纤维增强材料是人工且耗时的过程,就劳动时间而言可能是昂贵的。当使用大型航空航天设施中使用的工业自动化技术执行时,它的成本非常高。最高端的自动光纤铺放(AFP)机器可能要花费数百万美元。
     相反,3D打印是一个相对自动化的过程。一旦确定了CAD模型并通过给定的3D打印机适当地设置了CAD模型以进行制造,增材制造(AM)系统本身将完成大部分工作(后处理,加载材料,配置打印机等) )。使用Markforged,Desktop Metal和Anisoprint的一些台式连续碳纤维3D打印机的价格在4,000美元至20,000美元之间,小型企业和车间可以使用自动方法来生产碳纤维增强零件。对于更大的公司而言,新兴系统(例如Impossible Objects和Arevo的系统)可能使批量生产成为可能。无论哪种情况,该技术都可能比AFP便宜。
  应用领域
      Markforged在市场上销售时间最长,因此,案例研究最多,证明了连续碳纤维3D打印的用途范围。这也使它有足够的时间来找到从原型设计和工具到最终零件制造的用例。例如,公开交易的自动化设备制造商布鲁克斯(Brooks)使用3D打印来制作末端执行器的原型,该末端执行器用于处理易碎物品,例如半导体晶圆等产品。该公司声称,其先前的3D打印机无法打印"鲁棒"的原型,但碳纤维增强的设计对于应用而言足够薄且足够坚固。
使用Markforged碳纤维3D打印制成的3D打印提升工具。可以举起960公斤。

使用Markforged碳纤维3D打印制成的3D打印提升工具。可以举起960公斤。图片由Markfoged提供。

     鉴于增强聚合物零件的强度和耐用性,对于许多Markforged客户而言,工具是一种流行的应用程序。这些可能会有所不同,包括用于“世界上第一个3D打印的CE认证起重工具”的小型夹具和固定装置。

     瓦锡兰3D使用X7 3D打印机打印了用于移动重型船舶发动机零件(例如活塞)的起重工具。该船用能源公司认为,其典型的钢加工过程过于昂贵,因此选择3D打印由碳纤维增强的聚合物提升工具。产生的零件重量减轻了75%,同时能够举起960kg。瓦锡兰相信,通过印刷零件,仅模具一项就节省了100,000欧元。
     在另一种情况下,一家加拿大能源服务公司使用凯夫拉尔纤维,高强度,高温玻璃纤维和碳纤维来增强其制造设备上的工具。该公司使用Markforged的成本最低的选件Mark Two,为其垫板处理机印刷了53个不同的零件,例如保险丝盖,电机安装架,末端执行器激光安装架等。该公司估计总共节省了27,000加元。
机械手臂3D打印有连续碳纤维
机械手臂3D打印有连续碳纤维。图片由Markforged提供。
       总部位于波士顿的这家初创公司还看到其技术已被用于生产终端零件。 Haddington Dynamics是一家工程初创公司,它使用3D打印为NASA,GoogleX和东芝等客户制造7轴机械臂的零件。 3D打印使该公司将设计的零件数量从800个减少到70个以下,包括定制的可互换3D打印抓手手指。为了生产出更坚固的零件,Haddington用连续的碳纤维加固了切碎的碳纤维填充尼龙。
      尽管在市场上还比较新,但Arevo在量产中也一直声名name起。这家硅谷公司正在与Franco Bicycles合作,以3D打印连续碳纤维单件一体式车架,用于新的电动自行车系列。
Arevo将为Franco Bicycles 3D打印一体式自行车车架
Arevo将为Franco Bicycles 3D打印一体式自行车车架。图片由Arevo提供。
        Fortify致力于将磁性材料用于复合材料,从而将整个业务领域投入到非常有趣的应用程序中。这家初创公司为注塑行业的模具增材制造提供服务,尽管Fortify依靠专有的陶瓷材料来实现此应用。据该公司称,这种材料足够耐用,因此模具可以持续数百至数千发。但是,与传统模具不同,这些零件仅需三天即可交付,而且几何形状可能要复杂得多。
        其他公司还太年轻,无法公开其早期客户如何使用他们的技术,但是已经展示了演示器部件。例如,Desktop Metal在其“光纤专用”页面上显示了各种工具,夹具和固定装置。 Anisoprint仅进行了三个案例研究,但是一个研究项目证明了该公司独特的方法仅加固需要增加强度的零件区域,与传统的复合材料或其他碳纤维3D打印相比,可以进一步减轻零件的重量方法已经执行。
        中国3D打印网点评:随着该技术开始进入市场,我们肯定会看到碳纤维3D打印的更多应用。它应该继续产生巨大影响的一个领域是模具的生产,以及随着技术的发展而发展的终端零件。在本系列的下一部分中,我们将研究大型碳纤维3D打印。

(责任编辑:中国3D打印网)

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