研究人員開發(fā)3D打印的自感應復合零件

來源：3D打印網(wǎng)

據(jù)了解，來自荷蘭的Brightlands材料中心的一個團隊通過使用集成纖維開發(fā)了自感應3D打印復合零件，部件的獨特自感應特性有望在未來實現(xiàn)諸如建筑和修復等行業(yè)的復雜關鍵結構監(jiān)控。

自感應零件
自我感知是材料監(jiān)視自身狀況的能力。以前，具有注入的連續(xù)碳纖維的聚合物基復合材料已被用作自傳感器，由此已經測量了纖維電阻的變化。具有足夠纖維的自感應材料將使我們能夠監(jiān)控航空航天應用乃至橋梁中大型零件的結構健康狀況。

感應橋演示，通過BMC拍攝

然而，傳統(tǒng)的自感應復合材料零件的生產通常是一個復雜的多步驟過程，需要專門的設備來集成連續(xù)纖維。 Brightlands團隊的目標是利用增材制造技術制造自傳感器，并利用兩種技術的優(yōu)勢來獲得更有效的結果。

3D打印連續(xù)纖維
3D打印將允許碳纖維在復合零件內的精確定位，其放置和方向沿著需要它們的關鍵區(qū)域延伸。也可以將纖維分批分組，以在需要時提供更靈敏的監(jiān)控-增材制造的幾何自由度使所有這些成為可能。

Brightlands研究人員進行了一項實驗，通過監(jiān)視比例模型人行天橋的變形來驗證其3D打印傳感器纖維的方法。橋只是由注入了碳纖維的熱塑性聚合物基體制成的彎曲梁。它是用Anisoprint Composer A4復合3D打印機打印的，該打印機允許通過共擠出將纖維周期性地沿著構建方向插入，從而產生了各向異性，進行電連接時，有幾根光纖伸出網(wǎng)橋，并在變化的負載下測量其電阻。

結果表明，在橋上施加的載荷與連續(xù)纖維的電阻之間存在明顯的相關性，電阻隨力的增加而增加。這驗證了該團隊的3D打印連續(xù)纖維注入復合材料的自感應用。他們希望將這種新穎的方法擴展到實際使用情況，在這種情況下3D打印的自感應原型可以提供有關組件的哪些部分承受最大負載或組件需要承受的力范圍的有用數(shù)據(jù)。工程師可以使用這些數(shù)據(jù)來設計假體，以更有效地分配應力或建立橋接結構以支持更大的載荷。

由于材料的高強度和低重量，長期以來人們一直在探索3D打印碳纖維在許多應用中的用途。意大利產品開發(fā)服務提供商Due Pi Greco最近已從汽車原型擴展到使用Stratasys的Fortus 380mc CFE系統(tǒng)的碳纖維印刷功能進行生產。在加利福尼亞州的其他地方，AREVO與Franco Bicycles合作為新型電動自行車產品提供3D打印碳纖維車架。