來自波蘭科學院的研究人員將要開展一項名為“高性能聚合物復合材料的3D打?。?Dfy）”的項目，該項目旨在提出一種創(chuàng)新的打印工藝，即采用UD熱塑性預浸料帶作為原料進行復合材料3D打印。該方法的競爭優(yōu)勢在于原料材料的低成本和高質(zhì)量性能，以及材料的多樣性和對最終用戶的開放性。

長期以來，連續(xù)纖維增強聚合物的3D打印一直是增材制造領(lǐng)域內(nèi)的一個技術(shù)挑戰(zhàn)。這也間接導致了一個高度競爭的格局存在，包括來自開發(fā)鏈各個環(huán)節(jié)的參與者，從大學到研究中心再到工業(yè)上。這些挑戰(zhàn)者包括中小企業(yè)深層技術(shù)創(chuàng)新的初創(chuàng)公司和大公司。

3Dfy 項目在西班牙赫羅納大學有一個初始的 2019-2021 RDI 階段，由加泰羅尼亞商業(yè)競爭力機構(gòu)ACCIó的歐盟MSCA共同基金TECNIOspring+計劃提供支持，目前這一項目仍在波蘭基礎(chǔ)技術(shù)研究所繼續(xù)開展。同時，該項目還獲得了波蘭科學院的2022-2024年歐盟MSCA共同基金PASIFIC計劃的支持。

在最初的項目中，3Dfy提出了一種用于連續(xù)纖維增強的高性能熱塑性聚合物（如PEI、PES、PEEK、PEKK）的新型熔融長絲制造3D打印技術(shù)。其新穎之處在于將工業(yè)化的自動纖維放置復合材料制造工藝中的預浸漬復合材料帶作為原料（而不是預浸漬的長絲）。

3D打印連續(xù)纖維增強聚合物主要針對輕質(zhì)和高熱力學性能（剛度、強度、斷裂韌性、耐溫、耐濕、耐輻射、耐化學制劑）的應(yīng)用場景，能夠在惡劣的負載和環(huán)境條件下運行，用于航空航天、汽車、生物機械（例如，工具/刀具、功能原型、復雜的支架、外殼和鑲板、熱發(fā)動機部件、復雜的管道主體和連接器、CubeSats、無人機/無人機主體、小型風力渦輪機葉片、機器人部件、體育用品和假肢植入物等行業(yè)。

研究人員主持的這項3Dfy項目旨在為高性能復合材料及其應(yīng)用開發(fā)一種創(chuàng)新的3D打印加工方法，并證明其可行性。該項目考慮了幾個方面，如連續(xù)纖維加固（如碳、玻璃），其本身就為復合材料提供了卓越的機械性能（如剛度、強度）；以及高性能熱塑性基體（如PEEK、PEKK、PEI、PPS），其為3D打印的復合材料提供了卓越的熱機械性能（如熱、化學、輻射、環(huán)境、磨損、抗壓、斷裂韌性）。

與目前處理類似聚合物打印問題的最先進技術(shù)相比，3Dfy項目的創(chuàng)新之處在于提出了一種能夠處理新原料類型的新型擠出頭，以及復合材料3D打印的新方法和技術(shù)。市場上可用的具有矩形截面的預浸漬復合材料帶被用作原料，而不是內(nèi)部專有的具有圓形截面的預浸漬長絲（如目前同一細分市場上的其他競爭者所做的）。

3Dfy項目的核心內(nèi)容涉及以下幾個方面：

（a） 用于復合3D打印機的多相（聚合物基體和增強纖維）原料；

（b） 原料的復合3D打印加工技術(shù)；

（c） 輸出的3D打印復合材料的性能。

因此，3Dfy項目涵蓋了多學科、多物理學和多尺度的內(nèi)容，包括材料科學和技術(shù)（增強纖維和聚合物基體成分、它們的兼容性、聚合物基體配方、根據(jù)加工方法需要的添加劑和改性劑）；原料材料開發(fā)；工藝技術(shù)；產(chǎn)品（復合3D打印擠出頭）開發(fā)；數(shù)字化制造、自動化和控制；復合材料設(shè)計、分析和物理測試；虛擬建模和仿真；工藝和產(chǎn)品驗證。此外，該項目建立在之前的RDI基礎(chǔ)上，旨在繼續(xù)最初的RDI，提高TRL并將技術(shù)推進到市場。

審核編輯 ：李倩