伊利诺伊大学采用CF3D Enterprise开发航空航天可连续碳纤维3D打印技术
时间：2024-05-28 09:39 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
△伊利诺伊大学安装首台CF3D Enterprise系统
Continuous与UIUC的独特合作
工程学创始人Jeff Baur教授是伊利诺伊大学香槟分校航空航天工程系（AE）复合材料加工和增材制造实验室的负责人，同时也是Beckman研究所自主材料系统小组的成员。在超过25年的空军服役后，去年Baur加入了Beckman学院。
Baur教授说：“这是一项改变游戏规则的复材技术，因为它可以制造出形状复杂的结构，其机械性能接近传统的航空航天复合材料。目前，制造高性能复合材料的方法是手工铺设填充树脂的织物或纤维，然后在热压罐中长时间加热处理制作而成。现在，我们使用机器人铺设纤维，将其快速固化成型，所需的时间仅为原来的一小部分。尽管已经取得了一些成就，但仍然需要继续努力和投入大量的技术研究和工作。”
CF3D Enterprise打印机是UIUC与Continuous Composites公司之间独特的产学合作项目之一。Baur教授表示，与Continuous Composites公司签订的协议将为他的实验室提供耗材、技术支持和硬件更新。作为回报，他表示：“我们将免费、公开地向它们反馈我们使用设备的经验，以便它们为未来的客户做出改进。”
△AE创始人Jeff Baur教授是复合材料加工和增材制造实验室的负责人
另外，Baur举例说明了3D打印技术如何在老旧部件使用寿命结束时解决可持续性问题。由于大多数热固性复合材料的耐久性，很难将昂贵的纤维从树脂基体中回收，然后再循环或再利用。例如，风力涡轮机叶片等大型复合材料结构的使用寿命为30年，然后被埋入垃圾填埋场。
通过最近获得能源部资助的一个名为RE-MAT的中心（由UIUC通过Beckman研究所领导），研究人员正在设计一种新型树脂，在适当的条件下，可以使纤维和树脂变得可回收，两者都可重复使用。 因此，添加先进3D打印复合材料设备可以加快对这些新材料的评估和开发，实现热固性复合材料的循环经济。
△Continuous Composites的CF3D Enterprise系统
用于航空航天连续纤维增强复合材料部件的增材制造
除了隆重的剪彩仪式，鲍尔还协调举办了一次研讨会，将来自UIUC、Continuous Composites、空军研究实验室、Arkema、Hexcel、西门子和Comau的技术负责人汇聚一堂。
举办这次活动非常关键。Baur说：“学术界通常不会受邀参加这种活动。但在研讨会上，我们有来自政府、工业界和学术界的参与。这是一种将所有参与者聚集在一起讨论共同愿景的方式。每个人都想看到它。这是科技界的一个重要时刻。”
根据Baur的介绍，CF3D Enterprise打印机将用于多个层面的研究。他表示，这台机器可以应用于制造各种结构复合材料，包括使用新型纤维和增强材料，甚至是生物纤维。这包括制造大型结构如风洞原型或太空中部署的结构。在使用结构复合材料打印时，原型可以达到最终结构所需的性能水平。
Baur还提到，他的学生团队已经开始在CF3D系统上进行多项项目。其中，一位学生正在开发打印结构拓扑优化的新方法，另一位学生正在研究设计形状可变复合材料，还有一位学生在研究3D打印树脂的特性，以实现可回收的热固性复合材料。他强调，未来的研究方向将包括探索新材料、复合材料的新配方、新设计以及新应用，例如自适应结构和嵌入式设备的多功能性。
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