Использование композитных материалов в 3D-печати является предметом постоянных исследований. В частности, в этом случае с технологической платформой 3D-печати voxeljet, в которой 3D-печать использовалась для создания водорастворимой формы для производства сложного композитного коромысла мотоцикла.
Композиты - это новый рубеж в производстве материалов. Они также являются старой границей, поскольку человечество использовало их с самого начала цивилизации, начиная со смешивания глины и соломы для изготовления кирпичей. Идея состоит в том, что два или более материала с важными физическими или химическими свойствами объединяются для получения материала с характеристиками, отличными от характеристик отдельных компонентов.
Композитные материалы включают цементы, полимеры, армированные волокном, металлические композиты и керамические/металлические матрицы (такие, как тот, который используется GE для реактивного двигателя GE9x, о котором мы сообщали на прошлой неделе). В тематическом исследовании voxeljet структура композитного ламината построена на форме, созданной с помощью 3D-печати. Хотя это не одноэтапный процесс, он позволяет изготовить сложный корпус за несколько дней, что делает его идеальным для прототипов и небольших серий.
Форма, напечатанная на 3D-принтере, является пористой, и ее сначала необходимо закрыть для безопасной обработки в процессе ламинирования. Это делается с помощью Zirkofluid 6672, суспензии на спиртовой основе в качестве диспергирующего агента производства Hüttenes-Albertus. Затем детали сушат в конвекционной печи.
На следующем этапе наносится покрытие, полностью закрывающее поры. voxeljet использовала Acquaseal на водной основе от швейцарской Aeroconsult. Затем деталь снова сушат в конвекционной печи при температуре 60–80°C в течение 20 минут. После того, как подготовленная форма готова, используется полиэфирный материал, который армируется тканью из стекловолокна.
Смесь двух материалов наносится кистью на 3D-печатную форму до тех пор, пока не будет достигнута желаемая толщина стенки. 3D-печатная форма, которая на данный момент полностью заключена в композитный слой, удаляется путем сверления отверстий в местах, где будут применяться металлические вставки на последующих этапах работы. Внутренняя форма впоследствии растворяется путем погружения всего коромысла в теплую воду, возможно, с помощью шприца для создания необходимой конвекции в более длинных каналах.
Пока мы ждем новых (и упрощенных) способов 3D-печати напрямую с использованием большего разнообразия композитных материалов, этот тип гибридного процесса, охватывающего 3D-печать, обеспечивает интересное переходное решение.