ORNL测试长纤维增强聚合物材料的大幅面增材制造技术

2016-09-23  来源:复材在线  作者:复材在线  浏览次数:2342 加入收藏   |  分享

美国橡树岭国家实验室(ORNL)的BAAM (大幅面增材制造)技术将塑料类产品的3D打印推进到大尺寸、兼顾速度与精度的阶段。ORNL的合作伙伴辛辛那提公司通过BAAM 3D打印机为Local Motors 制造的Stra...
美国橡树岭国家实验室(ORNL)的BAAM (大幅面增材制造)技术将塑料类产品的3D打印推进到大尺寸、兼顾速度与精度的阶段。ORNL的合作伙伴辛辛那提公司通过BAAM 3D打印机为Local Motors 制造的Strati 汽车车身是该技术备受关注的应用,该应用并非是一次博人眼球的尝试,而是已被Local Motors应用于开源汽车定制化生产的业务中。ORNL 实验室通过BAAM 3D打印了长达13米的风电叶片模具,其经济、迅速、设计自由度高的特点更是将BAAM 3D打印技术在制造中的应用往前推进了一步。

ORNL 在BAAM 3D打印技术领域还有一家合作伙伴是Strangpresse,该公司的业务包括开发完全可控的、重量轻、热塑性塑料挤出机。目前,双方根据一项共同合作和研发协议进入到评估BAAM 技术专用的挤出机和长纤维增强聚合物材料3D打印的阶段。

大尺寸3D打印塑料零部件将更强、更轻?

ORNL是美国能源部下属的科学和能源研究实验室,其研究重点为能源、制造、安全、物理和材料领域。迄今为止,ORNL已经拥有数百项专利,他们往往会将这些专利授权给企业。ORNL所有相关专利都涉及到先进的材料和工业工序,旨在降低成本、提高生产效率,其中包括BAAM技术。


Strangpresse位于俄亥俄州的扬斯敦,成立于2014年。Strangpresse 获得了橡树岭国家实验室的专利使用许可,根据许可协议Strangpresse能使用或销售该实验室的专利材料、工艺和控制方法,用来制造大尺寸产品。

Strangpresse曾与位于俄亥俄州的MD塑料加工公司开发了一个垂直机器人手臂,以每小时100磅(约45.3kg)的速度连续挤压材料。Strangpresse的挤出机还被应用在国防制造商洛克希德.马丁的多机器人增材制造集群中。目前Strangpresse 与ORNL 合作进行评估的挤出机是Strangpresse针对BAAM 3D打印设备研发的,通过该挤出机在挤出长碳纤维复合材料时所面临的其中一项挑战是对长碳纤维进行控制,并且理解纤维的方向。

Strangpresse 针对BAAM 研发的新挤出机沉积速率达50kg/小时,双方正在评估该挤出机的流量、系统响应时间、线性流动,以及确认加工参数和挤出长纤维增强聚合物材料的属性。评估工作分为两个阶段,第一个阶段主要是测试新的BAAM 挤出机,ORNL 会将挤出机整合到测试系统中,以充分获得挤出机的物理、电气和计算能力。

第二个阶段ORNL 即将通过3种长纤维增强热塑性塑料来评估挤出机的性能。在这一阶段,各种不同的零部件将通过配有Strangpresse 新挤出机的BAAM 3D打印机进行制造,ORNL 将对这些打印对象的材料属性进行测量,并将根据评估和测试产生的结果汇总为报告,提交给美国能源部。

长纤维增强聚合物材料是一种轻量化材料,具有可设计性、低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特点,Strangpresse公司的CEO Chuck George 表示,3D打印长纤维增强聚合物材料的工艺将改写增材制造的游戏规则。
 

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