美国正致力于研发增强型塑料3D打印技术

   作为增材制造的一类前沿性技术的3D打印技术，从2012年开始业界就掀起一阵研发及应用潮流。其强大的市场发展前景及神奇的技术特性，不仅让许多民间及私营企业加快应用性研发之外，也让国家为首的研究计划也正在不断出炉，其中，美国在3D打印技术的研发与应用上一直遥遥领先，近日，美国又正致力于研发增强型塑料3D打印技术。

    位于美国田纳西州的橡树岭国家实验室(ORNL)正与增材制造设备供应商如Arcam公司合作，将增材制造技术扩大至新的金属和更大零件的制造中，包括铬镍铁合金718的激光烧结，该材料是一种用于涡轮叶片中的耐高温合金。但一些最令人兴奋的工作涉及到增强型塑料的打印。

    目前的3D打印聚合物零件强度较低，可用于管道但并非承力部件。该实验室目前已经开发出一种方式，将增强型碳纤维注入原材料中，打印可承力的零件。

    采用常规方法切削的碳纤维厚度为5-7微米，难以挤入被送入熔融沉积成形(FDM)设备中的0.25英寸直径的热塑性长丝。橡树岭国家实验室已经开发出一种生产直径小于500毫微米纤维的方法。沉积科学和技术小组领导者ChadDuty称，这些纳米纤维被切削得足够小，能够混入FDM原材料中，但却有足够高的长度直径比率，以达到相辅相成的效果。与6000系列铝材料优势相当是可能的。

    将增强型纤维注入原材料中是实现航空航天大型零件—60-100英尺零件3D打印的关键。橡树岭国家实验室呼吁这种增材制造采用广泛区域合作，并已经与洛克希德。马丁公司和一家设备制造商开发此能力，最初生产低成本磨具，但最终要打印结构，如大型无人机的机翼。

    采用3D打印的大型零件可能会出现变形，因为有些区域因冷却率不同导致厚度不同，这是增材制造面临的核心技术挑战。将13%切削的碳纤维添加到热塑性颗粒原料，其强度可提高2倍，刚性可提高4倍，并能阻止材料冷却时零件的变形。

    橡树岭国家实验室的下一步工作是，与设备供应商合作建造一个独立的设备原型，可实现塑料零件打印，把零件加工成最终形状，并对其碳纤维束架构进行重新包裹，以生产大型结构组件。

    3D打印技术作为对未来社会的发展有着重要影响力的新兴技术，虽然目前在应用和技术条件上受到一些因素的制约，但是相信随着社会和技术的进步，以及研究人员对3D打印技术的不断完善，3D打印产业终将会形成强大的市场规模，更好地在各领域嫌弃新的应用热潮。

增材制造技术扩大至新的金属和更大零件的制造中，包括铬镍铁合金718的激光烧结，该材料是一种用于涡轮叶片中的耐高温合金。但一些最令人兴奋的工作涉及到增强型塑料的打印。