在3D打印机建造中,由塑料制成的功能型零件有着一个共同的特点,芝加哥地区的发明者Robert Swartz则辩称这些零件有着一个共同的限制,他的想法与众不同。也就是说,这些机床要求材料通过床头进行冲压,并从那里分层堆积到零件之上,床头以及采用这种方式提供材料的必要性,影响着适于使用的材料,这样一来,就限制了可实现的物料性质范围。
Swartz创立了自己的公司(Impossible Objects公司)且开发了一个工艺流程,将其称为“复合材料增材制造”(或称为CBAM)。在此工艺流程中,使用了热塑性材料,但并不是通过可移动头来使用热塑材料。该工艺最近为一款无人机制造了一个碳纤维组件,成功地取代了一个在飞机降落时容易破碎的零件。
这是从基于复合材料增材制造工艺中的零件,它刚好在小齿轮的上部,带两个并联底脚的零件是一个目前安装于无人机上的生产件
CBAM通过叠加材料板来构建碳纤维零件,它还可以通过Kevlar(杜邦公司发明并生产的一种高性能纤维的注册商标)或任何可从薄材中获取的工程材料中构建零件,每个连续的薄材可在精密纵剖面中获得拟运用到其自身的流体,精密纵剖面由CAD模型的截面层生成,只有这一步骤涉及到数控可移动头。采用塑性粉末以这种方式粘附在零件纵剖面的连续纤维薄材被堆积,直至各料层完成。加热整个堆叠,以使塑料在各料层之间融化,机械地被压缩以便将薄材和塑料粘合在一起。接着,在零件固化之后,通过珠光处理,将其周围未粘合的薄板材料清除。据Swartz称,结果是得到了一个强于塑料3D打印效果10倍的工件,它不存在任何精度控制沉积或切削,以便用于塑造材料。
公司在制造无人机方面取得的成功牵扯到一个在着陆期间承受高应力的零部件,而采用CBAM制成的零件具备足以承受所需功能的弹性,目前该零件已在数款飞机中得以运用。不同于许多3D打印工艺,这个过程并不针对设计模型,除非这些模型本身是为实用而设计的。
目前,复合材料的调整刀具通常由殷钢制成,殷钢是一种对机床构成挑战的金属合金,之所以采用它,原因就在于其具有与碳纤维复合材料相同的低热膨胀系数。殷钢容许调整刀具跟随零件进出烤炉,然而,如果该调整刀具和零件一样,也由碳纤维制成,那么,该调整刀具显然也会具备同样的低膨胀系数。因此,通过运用CBAM就可以将加工难度要求高的刀具替换为这样一种刀具,即不仅无需进行加工,而且在应用该刀具的复合材料时根本不需要关键的机械动作。
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