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纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料具有許多有用的性能，但其最大的缺點(diǎn)是其制造復(fù)雜且成本昂貴。來自特拉華大學(xué)的工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種3D打印技術(shù)，可對(duì)連續(xù)碳纖維和熱固性聚合物，以低成本、靈活的方式來打印制造纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料制品。
研究人員說，“這可以說是首次業(yè)界實(shí)現(xiàn)了連續(xù)碳纖維和熱固性復(fù)合材料的3D打印。”
據(jù)介紹，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種名為局部平面內(nèi)熱輔助（ocalized in-plane thermal assisted，簡(jiǎn)稱LITA）的3D打印方法。它允許用戶控制液體聚合物固化成指定形狀所需的厚度和固化程度。

特拉華大學(xué)研究人員設(shè)計(jì)的新3D打印方法示意圖：加熱器接觸碳纖維并沿碳纖維移動(dòng)以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)溫度梯度，從而觸發(fā)分配的液體聚合物注入并固化碳纖維結(jié)構(gòu)。
在LITA 3D打印中，研究人員小心地控制碳纖維的溫度，幫助液態(tài)聚合物流入碳纖維之間的通道。然后，聚合物固化成三維結(jié)構(gòu)。LITA 3D打印不需要后固化，與傳統(tǒng)的需要數(shù)十小時(shí)后固化的復(fù)合材料相比，可以節(jié)省大量的能源。
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括一個(gè)獨(dú)特的打印頭和自動(dòng)機(jī)械手臂。這臺(tái)定制的3D打印機(jī)允許小組打印各種形狀和結(jié)構(gòu)。
LITA 3D打印可以為許多行業(yè)提供一種快速、節(jié)能的方法，使用各種聚合物和纖維的組合來制造各種形狀的復(fù)合組件。