美國空軍研究實驗室的研究小組已經成功印刷了耐高溫，強化聚合物復合材料的零件。

    空軍研究實驗室的研究人員已經證明能夠通過在高溫聚合物復合材料中加入添加劑從而使其應用在極端環境下。這種材料通過將碳纖維注入聚合物樹脂，然后通過選擇性激光燒結制成，可用于發動機部件以及未來戰斗機的前緣和后緣。（美國空軍照片/ Dr。 Hilmar Koerner）

    該團隊與美國宇航局格倫研究中心（美國俄亥俄州克利夫蘭）和路易斯維爾大學（美國肯塔基州路易斯維爾）的研究人員通過使用添加劑一起成功印刷了耐高溫、增強聚合物復合材料的零件。它由注入碳纖維長絲的高溫熱固性樹脂組成，這種最先進的材料為突破下一代和空軍制造需求的成本效益奠定了基礎。

    聚合物基復合材料和加工研究團隊的科學家Hilmar Koerner博士（他推動了這個新的發現）說：“這是復合材料添加劑制造領域的一個非常有影響力的突破。這些3D打印部件可承受高于300攝氏度的溫度，使其可應用在渦輪發動機的更換部件或發動機排氣周圍溫度較高的區域上。”

    通常，聚合物復合材料由嵌入基體中的纖維（如玻璃）組成，或由環氧樹脂或者其他材料制成的樹脂組成。嵌入式纖維強化了基體，并使得材料更堅固。

    在稱為激光燒結的聚合物添加劑制造技術中，高溫激光穿過聚合物粉末床以形成計算機預先設計生成的形狀。伴隨著新的粉末和激光能量層形成的這個過程重復多次，直到3D部分完成。

    在對高溫聚合物樹脂進行實驗時，Koerner和他的團隊發現聚合物印刷效果很好，但是當他們從粉末床上取下用于后處理的材料時，它們就是失去原有的用處，因為材料基本上會“融化成水坑”。

    為了解決這個問題并且更好地使分子在激光的熱量下纏繞并形成一個形狀，Koerner建議在樹脂材料中加入碳纖維填料來使激光能夠更好地傳遞到基體。加入碳纖維的聚合物比單獨的聚合物發生更快的熱傳導，因為碳纖維會通過吸收激光能量而使激光更快的加熱材料。

    因此，研究人員成功地印刷了多種配置的高溫聚合物復合材料樣片，據他們所知，這是迄今為止是通過增材制造來制造的具有最高溫度的聚合物復合材料零件。

    AFRL的首席材料工程師Jeffery Baur博士說：“即使使用傳統的制造技術，高溫材料的加工也非常困難且昂貴。而且由于它們通常用于特定的軍事應用，因此這些類型材料的供應商并不多。而這一突破將使我們能夠以經濟高效的方式添加制造高溫復合材料零件。此外，高溫聚合物復合材料部件體積小，復雜，不僅對空軍具有極大的益處和優勢，而且有望成為改變整個行業游戲規則的一個重要因素。”

    該團隊成功地印制了大量的測試優惠券和帶有新材料的支架，并計劃將展示他們具有打印更大型部件的能力作為其下一步的目標。初步測試數據表明材料可承受高溫，但在空軍平臺上實施之前還需要對材料進行進一步測試和鑒定。

    盡管如此，這是增材制造方面的一項重大突破，而從長遠來說，也為空軍帶來了節省成本的好處。

    Baur說：“這對空軍來說是一項很好的增值能力。我們對這一突破感到非常興奮，并期待看到它對未來的影響力。”

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責任編輯：殷鵬飛

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