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研途我先知(五)|连续碳纤维复合材料3D打印技术,让绿色复合材料“快速成型”

2023-06-08 15:088050
   3D打印是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
 
    与金属和合金相比,连续纤维增强聚合物复合材料(CFRPC)由于重量轻、比强度高,已广泛应用于汽车、飞机和航天领域。类似空客A350XWB等世界先进机型使用的复合材料占材料总重量的50%以上。如果采用先进的复合材料代替普通钢材,整体结构重量可以减少60%。连续纤维增强聚合物复合材料3D打印技术的出现,让先进材料与复合复杂部件融为一体变为现实。
 
 
研究问答
 
 
Q
 
目前主要研究方向是什么?
 
 
 
A
 
  主要研究连续碳纤维复合材料3D打印技术,包括连续碳纤维复合材料制备工艺及设备、相关增材制造工艺及设备,以及3D打印路径规划算法。
 
 
 
 
 
Q
 
研究的对象是什么?
 
研究重点是什么?
 
 
A
 
 
 
碳纤维材料被誉为“新材料之王”,作为国家新兴战略材料,具有轻量化、高比强度、高比模量、抗冲击性等特点,在国防军工、航空航天、高端装备、海洋工程、轨道交通、汽车等多个领域具有大量需求。使用3D打印技术替代传统的碳纤维铺放、手糊和铺放等成型方法,能在不需要模具的条件下实现复杂模型的生产制造,大大提高碳纤维零部件的生产效率并降低制造成本。
 
 
 
主要研究重点包含三部分:
 
一是高性能高精度连续碳纤维复合材料的制备工艺;
 
二是高效高速3D打印技术;
 
三是性能驱动下的路径规划方法。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Q
 
之前的技术有什么局限性,
 
面临着什么样的问题?
 
 
 
A
 
 
 
问题一:
 
  传统的制造方式需要模具,产品的迭代周期长;
 
问题二:
 
   无法制造复杂零部件;
 
问题二:
 
    成型效率低;
 
 
 
Q
 
我们通过什么样的方式实现了
 
对以前技术的创新。
 
 
 
A
 
 
 
针对问题一:
 
  使用八自由度机器人打印系统,实现复杂模型的打印成型;
 
 
 
针对问题二:
 
  采用激光加热,提高成型效率;
 
 
 
针对问题三:
 
  自主研发控制系统与连续路径规划软件;
 
 
 
 
 
Q
 
目前团队有什么样的成果,
 
有没有与一些相关的企业进行合作?
 
 
A
 
成果:
 
 基于自主研究成果和专利术,创建了公司
 
桌面级连续碳纤维3D打印机
 
 
工业级高温3D打印机
 
连续碳纤维复合材料制造设备
 
 
 
企业合作(湖北嘉一高科、同济医院、华科三维等):
 
医疗用手持原位皮肤修复设备
 
高温密封打印设备
 
 
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