美國空軍研究實驗室開發高溫3D列印複合聚合物材料

美國空軍研究實驗室（AFRL）材料與製造部門的一個小組正在與美國宇航局格倫研究中心和路易斯維爾大學合作開發高溫3D列印複合聚合物材料。

（圖片：Hilmar Koerner博士/空軍照片）

合作者最近在其開發過程中取得的成就：他們成功地製作了3D列印的耐熱溫度高於300°C的增強聚合物複合材料部件。測試的材料是含有碳纖維長絲的高溫熱固性樹脂，其提供額外的強度和耐久性而沒有明顯增加的重量。「這是複合材料添加劑製造領域的一個非常有影響力的突破，」正在開發這種材料的聚合物基複合材料和加工研究小組的科學家Hilmar Koerner博士說道。 「這些3D列印部件可承受高於300攝氏度的溫度，使其可用於渦輪發動機更換部件或發動機排氣周圍的高溫區域。」

事實上，高溫3D列印材料可能對空軍有很大的用處，並為製造具有成本效益，耐用且高度耐用的部件提供了手段。然而，也許空軍的材料最重要的特徵是其重量輕。如上所述，碳纖維增強聚合物具有與一些金屬的強度相匹配的潛力，而沒有金屬材料的重量。出於顯而易見的原因，對於空軍而言，輕型替代品對於空軍來說非常吸引人：複合材料可以允許創造更輕的飛機，這又可以增加飛機航程，優化燃料消耗並最終削減成本。

據研究人員介紹，在聚合物粉末激光燒結工程中遇到了許多挑戰。研究人員使用未增強的聚合物粉末，發現印刷後的部件在後處理測試中會被高溫融化掉。當Koerner博士建議在聚合物中添加碳纖維填料時，結果效果非常的好。據報道，碳纖維的存在使得「從激光到基體的能量轉移更好」。最終，這種技術使團隊能夠3D列印高溫聚合物複合材料部件。

AFRL首席材料工程師Jeffery Baur博士說：「高溫材料的加工非常困難且昂貴，甚至使用傳統的製造技術。由於它們通常用于軍事特定應用，因此這類材料的供應商基礎並不多。「這一突破將使我們能夠以具有成本效益的方式添加製造高溫複合材料零件。此外，高溫聚合物複合材料部件體積小，功能複雜，不僅對空軍極為有利和有利，而且有望改變整個行業的遊戲規則。「

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