为美空军和航空公司机翼展示连续纤维打印CF3D技术,Continuous Composites

3D打印资讯
2021
04/08
08:55
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本帖最后由 眼镜熊 于 2021-4-8 09:19 编辑

导读:CF3D技术是美国Continuous Composites公司开发的复合材料技术,将高性能连续纤维与快速固化的热固性树脂相结合,经济地制造复杂的复合结构。这项技术甫一问世就受到了多方青睐(开创性技术:连续纤维复合材料3D打印Continuous Composites,获阿科玛投资连续纤维复合3d打印厂商Continuous Composites获得Saint-Gobain战略投资)。



南极熊获悉,美国Continuous Composites于2021年4月7日宣布,已经通过全球安全和航空航天公司洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin,NYSE:LMT)成功完成了空军研究实验室(AFRL)为期两年的机翼结构设计(WiSDM)合同,制造低成本可磨损飞机(LCAA)机翼。项目着重于一种新的结构设计范式,加上相称的材料和制造,降低可磨损机身结构的成本和交货时间。Continuous Composites的连续纤维3D打印(CF3D ®)技术成功地打印了机翼组件结构——碳纤维翼梁。经过静态测试,3D打印的粱在压缩挫曲之前达到了设计极限载荷的160%(DLL)。

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△Continuous Composites碳纤维机翼翼梁的结构性能证明达到设计极限载荷的160%

项目依赖于一系列创新材料和制造工艺,包括CF3D ®打印的翼梁、长纤维注塑成型翼肋、3D打印工具、自动纤维铺放的蒙皮、自动钻孔和机器人装配。更具体地说,Continuous Composites打印了两个8英尺(约2.4米)长、4磅(约1.8公斤)重的碳纤维锥形C通道梁。

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△机翼结构图

这种用于复合材料制造的新颖方法基于一个运动平台,由刀具路径生成软件驱动,可以原位浸渍有连续干纤维的快速切割热固性树脂。技术通过模块化改进了末端执行器,利用全自动过程,具有切割和重新进给功能,可在结构内实现悬空打印和零件厚度可变。显著降低了成本并缩短了交货时间,并且能够生产比金属强度和重量比更好的高质量复合材料零件。

△Continuous Fiber 3D Printing.jpeg
△Continuous Fiber 3D Printing

机翼组件交付给美国空军进行静载荷测试,测试结果完全组装的机翼承受的载荷为设计极限载荷的160%,而CF3D打印的翼梁没有明显损伤。打印翼梁的纤维体积分数达到了60%,约有1%至2%的空隙。

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△CF3D技术

美国空军研究实验室项目经理Ray Fisher认为CF3D 提供了一个创新的制造技术,实现低成本和生产速度以及响应能力灵活的可磨损机身结构。Continuous Composites首席执行官Tyler Alvarado称CF3D显著降低成本,同时机械性能的设计自由度超过了航空航天所设定的标准。并表示公司正在采取下一步行动,选择长期国防部主要合作伙伴。

△连续纤维.jpg
△连续纤维

CF3D技术

CF3D®是一项专利技术,将高性能连续纤维与快速固化的热固性树脂相结合,可以经济地制造复杂的复合结构。CF3D®由可配置的硬件、专有软件和可定制的材料组成,用于强大、轻便的应用。这项技术从连续的干纤维开始,同时用末端执行器原位浸渍热固性树脂。挤出后立即固化纤维+树脂的混合材料。末端执行器由专用软件驱动的运动平台移动。零件经过精确打印,并使用连续纤维进行了优化,以实现最高性能。整个技术包括必要的硬件、材料、软件和运动平台。

△CF3D技术详细视频

利用先进的复合材料提高增材制造的性能和功能。结构纤维(例如,碳、玻璃、芳族聚酰胺)和功能性纤维(例如,光学、金属)在单步过程中进行打印。CF3D使用的聚合物基质材料可调节机械性能、热传递和环境耐久性,满足各种客户的规格。材料的灵活性为用户提供无限的材料组合。

△可无支撑打印材料.jpeg
△可无支撑打印材料

CF3D是一个自动化的过程,通过在负载条件的方向上进行离散打印,利用了连续纤维的真正各向异性特性。连续复合材料技术不需要模具、烘箱和高压灭菌过程,直接实现终端生产。CF3D可以将多个组件合并成一个打印零件,并嵌入功能,所有这些都可以在一个制造过程中完成。CF3D的优势使成品复合材料部件的成本成倍降低,并且无论零件多大多小,都会支持。

打印头在原地浸渍纤维,挤出后立即固化 纤维 树脂的混合材料。.jpg
△打印头在原地浸渍纤维,挤出后立即固化纤维+树脂的混合材料。

南极熊了解到,CF3D技术由AutoDesk的AI驱动设计软件开发复杂设计,并且可以充分利用连续纤维材料的各向异性特性来优化载荷路径。Comau机器人出色的轨迹控制和高重复性,以及CF3D中使用的热固性树脂的即时固化功能,使系统能够通过自由空间、管子、多层碳纤维面板和自由空间快速打印无需支撑的大型复杂结构与连续纤维材料桥接。

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△没有任何限制

关于连续复合材料

Continuous Composites成立于2015年,总部位于爱达荷州Coeur d'Alene,拥有世界上最早的连续纤维3D打印(CF3D®)专利授权。CF3D®提供最先进的复合材料和增材制造解决方案,重新定义了主流制造。CF3D®工艺利用3D打印工艺来释放复合材料的功能,以降低传统制造中的高成本、较长的交货时间和设计约束。CF3D®带来了可定制快速固化热固性材料解决方案,提高了复合材料的使用率。


参考阅读:
1. 开创性技术:连续纤维复合材料3D打印ContinuousComposites,获阿科玛投资
2. 连续纤维复合3d打印厂商ContinuousComposites获得Saint-Gobain战略投资
3. Continuous Composites Demonstrates CF3D Technology forLockheed Martin and The Air Force Research Laboratory’s Wing Structure Designfor Manufacturing (WiSDM) Project





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