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美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）將在今秋舉行的國際制造技術(shù)展覽會（IMTS）上與俄亥俄州一家機(jī)械公司合作打印采用碳素纖維增強(qiáng)塑料的全尺寸汽車底盤。
ORNL在美國田納西州橡樹嶺建有一座碳素纖維技術(shù)中心，該公司正與通過合作設(shè)計(jì)挑選的俄亥俄州Harrison的激光切割等設(shè)備生產(chǎn)商辛辛那提公司（Cincinnati Inc.）以及位于鳳凰城的小批量專用汽車生產(chǎn)商Local Motors公司展開合作。
Local Motors公司正在舉辦一場3D打印汽車設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽。優(yōu)勝者將在IMTS打印的最終汽車設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要影響，還將得到5000美元獎(jiǎng)金和親赴本次展會參觀。
橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室的材料科學(xué)與技術(shù)部的沉積科學(xué)和技術(shù)研發(fā)人員Vlastimil Kunc說道，辛辛那提公司將一臺激光切割機(jī)改裝成3D打印機(jī)。該公司和橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室在3月簽署合作協(xié)議，共同開發(fā)超大型添加劑制造設(shè)備。
汽車底盤設(shè)備將包括打印、高速切割和給料裝置。生產(chǎn)金屬加工設(shè)備和粉末金屬壓實(shí)機(jī)的辛辛那提公司將這一開發(fā)舉措命名為"大面積添加制造"。
Kunc在5月13日-15日在亞特蘭大舉行的JEC美洲復(fù)合材料展上談到了碳素纖維復(fù)合材料的3D打印。現(xiàn)場展示了將長條的碳素纖維直接放入機(jī)器后，小型增強(qiáng)ABS零部件成品的熔融沉積制造。
Kunc說，該機(jī)采用熔融沉積制造，用碳素纖維顆粒打印一體式汽車底盤。
Kunc說，顆粒球團(tuán)非常適用于3D打印來生產(chǎn)大型商用零部件，比長纖維更好。
Local Motors公司希望生產(chǎn)一輛100％碳素纖維增強(qiáng)材料的汽車。碳素纖維增強(qiáng)底盤已被用于賽車上，采用傳統(tǒng)成型工藝來制成復(fù)合材料。3D打印是時(shí)下的熱點(diǎn)話題，而直接采用添加制造來生產(chǎn)底盤將成為引人注目的創(chuàng)舉。
Kunc在亞特蘭大會議上的3D打印中采用了13％的纖維增強(qiáng)ABS。橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室正在試驗(yàn)有40％碳素纖維含量的長絲。
熔融沉積制造采用熱塑性塑料逐層建造零部件。這并不是新鮮事物，但Kunc說采用碳素纖維來制作零部件是一個(gè)創(chuàng)舉。"我們現(xiàn)在展示的是你可以把非連續(xù)碳素纖維加工到長絲上，并采用熔融沉積制造進(jìn)行制造。"
ORNL希望進(jìn)一步提高該工藝的穩(wěn)健性，可以直接進(jìn)行制造。
“我們在設(shè)法從基于原型設(shè)計(jì)技術(shù)的熔融沉積制造轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢灾苯颖挥糜谏a(chǎn)產(chǎn)品的制造技術(shù)。”Kunc說，“所以我們在設(shè)法提高最終零件的屬性。相比非增強(qiáng)塑料，使用碳素纖維讓我們把剛度提高了5-7倍，強(qiáng)度提高了三倍。”
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