美实验室3D打印出高强碳纤维增强复合材料

[据美国《设计新闻网》2014年4月14日报道]硅谷Arevo实验室推出制造高强度碳复合材料最终产品的3D打印技术。该技术使用的基体材料有聚醚酰亚胺，以及苏威公司的KetaSpire PEEK、AvaSpire PAEK、PrimoSpire自强化聚亚苯基、Radel PPSU (聚苯亚砜)树脂。3D打印技术的基础不是打印机，而是可以在几个商用熔丝3 D打印机上使用的材料和软件。该技术主要针对航空航天、国防和医疗原始设备制造商。

Arevo实验室的碳纤维增强复合材料最终产品3 D打印技术包括高温、融丝打印机头设计以及为配合新碳纤维和碳纳米管增强高温基聚合物如PEEK的开发固件。这些产品，加上专用的三维模型设计与分析软件，已进行了打印测试。Arevo实验室宣称，其正与一些打印机硬件公司一起修改他们的产品，目的是为航空航天、国防和医疗应用打印出最终的零部件产品。

使用PEEK和其他先进增强聚合物进行3D打印具有挑战性。MarkOne公司已打印出了碳纤维增强尼龙基体的复合材料，尼龙基体是比PEEK更低端的聚合物树脂。但该技术与当前的融丝系统不兼容，需要自定义打印机。

一般来说，使用3D打印制造碳纤维复合材料部件比传统方法优越。“一方面，你可以更精确地控制碳纤维的取向，而不是像传统的挤出或注塑方法来定型。”Arevo实验室的创始人兼首席执行官Bheda认为。由于3D打印的复合材料零件一次只能制造一层，每一层可以实现任何所需的纤维取向。

“我们相信已经有足够多的人在研制打印机，这需要很多的技术，”Bheda说，“我们认为应对碳纤维复合材料3D打印技术挑战的关键在于解决材料问题。在这一研究领域，我们看到没有足够的研发活动。我们理解为：目前的3D打印市场还主要集中在原型，而不是最终产品。”

Arevo实验室优化了碳纤维和碳纳米管增强的基体聚合物的配比，发明了特定的挤压技术使聚合物更适合于増材制造。増强的材料被设计成具有耐高温和耐化学物质的卓越性能。例如，Solvay公司三个等级的KetaSpire PEEK树脂刚刚空客鉴定合格，用于制造飞机内饰。一种是使用碳纤维增强，此外还可以用是玻璃纤维增强。空客之前鉴定合格的苏威公司的Radel R-7000 PPSU树脂，是专门制作飞机内饰的材料。

Arevo实验室做的另一件事是为其三维模型开发专用软件算法设计与分析软件。软件设计工程师可以设定3D打印碳纤维增强复合材料部件的纤维取向，优化特定机械、电和热性能，开发更轻、更强、更持久的组件。（中国航空工业发展研究中心 胡燕萍）