在美國波音公司公布將600多份三維打印構件用以空客的Starliner外太空的士之時，大家不由自主感慨于塑膠替代質輕金屬材料鋁合金將變成代步工具行業的一大發展趨勢。中國在開發設計塑膠替代質輕鋁合金這一技術性方位上是不是與國際性同歩，乃至有自身更為獨特的科學研究?當期，我和大家一起來領略到南京航空航天大學在持續纖維提高熱塑性樹脂打印技術性的自主創新提升。

中國產品研發持續纖維提高熱塑性樹脂三維打印技術性

熔化堆積成型(FDM)技術性憑著其較低的成本費和較出色的可完成性，近些年獲得了非常大的市場份額，尤其是出現的微型化的平臺式FDM三維打印機，促使個人客戶還可以設計制作并生產制造出繁雜且具備一定應用作用的零件。但該加工工藝應用可加溫溶化的熱塑性樹脂耗品為成型原材料，原材料自身不具備持續性，層內分子結構團間隔很大，且逐級鋪疊的加工工藝特性也導致了較弱的固層結合性，這種特性都造成 零件延性大，沖擊性抗壓強度低，易形變，安裝特性差。

國際性和中國一般 在零件的設計過程中選用構造拓撲優化的方法來提升物理性能，亦或是在熱固性板材中添加顆粒，短切纖維等提高體，終歸不可以壓根上提升熔化堆積加工工藝所成型構件的物理性能。尤其是對于航天航空行業內的繁雜構件，汽車輕量化和高韌性的規定日益苛刻，盡管熔化堆積等增材制造加工工藝能夠 大幅的節約原料，減少零件生產制造的難度系數，但其產品物理性能較弱也是限定其在領域內發展趨勢的關鍵緣故。

銷售市場上的持續纖維提高樹脂基高分子材料的三維打印方式存有下列關鍵難題：

-各種纖維在原廠時，其表層活性官能團均只融入于與熱固性塑料樹脂的侵潤全過程。在應用簡易的對策將沒有處理的纖維與熔化熱塑性樹脂共混時，無法使纖維與樹脂充足侵潤，這造成 構件的纖維-樹脂頁面較弱。

-大絲束纖維呈展開帶條狀，目前三維打印方式難以使用大絲束纖維，且小絲束纖維在成型全過程中成型速度比較慢，成型后的工藝性能、纖維樹脂摩爾分數、纖維樹脂遍布狀況、固層結合性等性能參數無法操縱。

-目前的方式在打印全過程中，因為纖維的部分分岔、開裂，非常容易導致纖維在內腔中沉積、阻塞，對成型全過程導致危害，另外，成型運動軌跡中纖維呈疏松、沒有規律性的遍布情況，促使構件的安裝特性遭受危害。

南京航空航天大學對于目前的熱塑性樹脂基高分子材料三維打印成型時需應用的聯接纖維規格較小，且不可以對聯接纖維完成合理預浸而導致成型速率低、構件規格受到限制很大、成型件綜合型能低的難題，創造發明了持續纖維提高熱塑性樹脂基高分子材料的三維打印方式。適用規格很大的纖維絲束，該打印技術性成型速度更快，工藝性能提升，另外纖維與熱固性基材間的頁面融合特性好，構件纖維成分高，纖維壓實度高，而且提升了打印構件的結構力學。

南京航空航天大學還產品研發出持續纖維提高熱塑性樹脂基高分子材料轉動共混三維打印頭，其特點取決于:擠壓頭聯接于熔化腔也可以環繞后軸轉動，且轉動方位與熔化腔反過來;熔化腔與擠壓頭里側均有拌和齒環，纖維束和熔化熱塑性樹脂遭受二級反方向轉動的螺旋式齒環拌和功效下勻稱共混，且共混體以螺旋形密實度纏緊成圓柱體絲束，樹脂沿纖維趨向分布均勻;擠壓頭擠壓原材料至成型地區并干固成纖維提高樹脂基高分子材料。

南京航空航天大學的技術性對當今熱固性高分子材料成型技術性是一種提升，南京航空航天大學選用二級轉動內腔對纖維和樹脂的共混體開展拌和和盤繞，適用很大規格的纖維絲束，提升了打印頭對纖維原來情況的適應能力，在同樣的打印速率下，提升了打印高效率，改進了構件的工藝性能;拌和共混的功效下，纖維與樹脂間的侵潤充足，共混體中的纖維呈密不可分螺旋式盤繞狀，提升了提高體的承載力，樹脂在纖維中各部遍布勻稱，改進了構件的固層和頁面融合特性，提升了打印構件的物理性能;擠壓頭的轉動功效可讓共混體在擠壓后，纖維與樹脂的遍布勻稱，纖維容積成分高。

當今對于持續纖維提高的熱固性高分子材料成型FDM打印技術領域，活躍性的公司和科學研究組織包含英國MarkForged，日本高校、日本東京理工大學，西安交大等。三維打印伴隨著南京航空航天大學將這一技術實力引向新的高寬比，我覺得FDM技術性用以持續纖維提高的熱固性高分子材料打印技術性進一步邁向工業生產級運用。

南京航空航天大學的開創性取決于完成了較高物理性能持續纖維提高熱固性基材高分子材料構件的三維打印，且成型高效率，工藝性能好，可適用對特性規定較高的航天航空繁雜構件的成型全過程。

從金屬材料到性能卓越原材料的變換現階段是航天航空銷售市場的一個明確發展趨勢，我覺得復合型塑膠變成追求完美設計方案可玩性、生產制造便捷性和質輕以超過傳統式鋁型材的計劃方案。

來源于：我國塑料機械網