Fraunhofer的混合LightFlex系統(tǒng)可以3D打印具有注塑強(qiáng)度的產(chǎn)品

德國Fraunhofer生產(chǎn)技術(shù)研究所（IPT）的工程師們正在開發(fā)一種創(chuàng)新方法，以具有注塑成型產(chǎn)品承載強(qiáng)度的3D打印零部件。該項(xiàng)目由德國聯(lián)邦教育和研究部（BMBF）資助，被稱為“LightFlex”。

圖：LightFlex項(xiàng)目制造的混合材料承重零件

奧秘在于兩種材料的結(jié)合
LightFlex研究計(jì)劃來自于開發(fā)定制承重零部件的需求。目前，大多數(shù)承重部件仍然采用注塑成型工藝制造，這些工藝能夠?qū)⑺芰喜牧吓c纖維增強(qiáng)聚合物結(jié)合起來以獲得必要的強(qiáng)度。然而，使用注射成型的缺點(diǎn)是零件必須大批量生產(chǎn)以彌補(bǔ)較高的模具成本，這意味著市場上的大部分承載部件都是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此并不總是適用于定制應(yīng)用。

而3D打印/增材制造技術(shù)提供了制造定制化零部件的好處，而不需要昂貴的模具成本，但是由于3D打印在所成型的零部件的強(qiáng)度和耐用性方面仍然有限，這不可避免地限制了該技術(shù)用于生產(chǎn)承重零部件的應(yīng)用空間。

然而，德國研究人員利用LightFlex提出了一種創(chuàng)新的方法，可以在不犧牲強(qiáng)度的情況下實(shí)現(xiàn)定制承重部件的3D打印。這個(gè)過程主要由使用標(biāo)準(zhǔn)增材制造技術(shù)來完成定制形狀的制造，然后用一片纖維增強(qiáng)塑料（也稱為Organo片）來增強(qiáng)其承重性能。

通過用Fraunhofer IPT專有的PrePro系統(tǒng)可以切割有機(jī)薄板，該系統(tǒng)能夠切割加固3D打印零件所需的確切形狀和尺寸。研究人員說，PrePro系統(tǒng)有助于最大限度地減少浪費(fèi)，并“能夠大量節(jié)約碳纖維，降低能耗”。一旦纖維增強(qiáng)塑料被切割成尺寸，它可以使用熱成型工藝與3D打印的零部件相結(jié)合成為一體。

不過要將不同的材料在低能耗的情況下有機(jī)的結(jié)合在一起并非易事。亞琛的科學(xué)家需要收集生產(chǎn)過程中要結(jié)合的兩個(gè)組分的過程數(shù)據(jù)，來建立即時(shí)分析的生產(chǎn)反饋系統(tǒng)。因此，整個(gè)工藝鏈的數(shù)字雙胞胎可以確保生產(chǎn)部件始終如一的高質(zhì)量。

隨著研究所LightFlex系統(tǒng)的實(shí)施，制造商將能夠3D打印小批量承重部件，甚至可以在原型設(shè)計(jì)階段對(duì)零件的設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和進(jìn)行最后一刻的更改，而不必?fù)p失其強(qiáng)度。

來源：3D科學(xué)谷

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