德國紡織和纖維研究所 (DITF) ：打印纖維復(fù)合材料部件

2023年1月18日，南極熊獲悉，德國紡織和纖維研究所 (DITF) 與 Arburg GmbH + Co KG 正在開發(fā)一種節(jié)能和材料高效的 3D 打印工藝，用于制造輕質(zhì)生物基纖維復(fù)合材料。為此，這兩個組織從大自然中汲取靈感，使用木材、植物莖、幾丁質(zhì)殼、骨頭、組織（如肌腱和皮膚）、貽貝殼和蜘蛛絲等材料進(jìn)行研究。



DITF 網(wǎng)站上寫道：“我們可以利用自然界種的很多靈感來設(shè)計和制造目前需求量很大的生物基、可持續(xù)纖維增強復(fù)合材料。生物基纖維增強復(fù)合材料由嵌入生物基基質(zhì)中的天然纖維或纖維素纖維組成。生物基組件提供的性能可與常用的玻璃纖維復(fù)合材料相媲美。”

在纖維復(fù)合材料中，增強纖維（例如膠原蛋白或纖維素原纖維）嵌入木質(zhì)素、半纖維素或膠原蛋白的基質(zhì)中。組織主要是通過在環(huán)境溫度下發(fā)生的基于溶液的物理化學(xué)過程形成的。與自然界相似，具有連續(xù)纖維增強的新型 3D 打印工藝能夠使纖維束準(zhǔn)確沉積，并根據(jù)負(fù)載情況以適當(dāng)?shù)姆较虺练e。然而，天然纖維，如纖維素纖維，對高溫敏感，因此不能在常用的熱塑性3D打印工藝中進(jìn)行加工。



兩人研究團(tuán)隊的成果是3D打印了纖維復(fù)合材料部件，該部件由嵌入纖維素基基質(zhì)中的纖維素連續(xù)纖維組成。新開發(fā)的3D打印工藝可以在適合的環(huán)境溫度下制造復(fù)合材料，這意味著，材料和組件可以在一次操作中同時生產(chǎn)。



●首先，纖維素纖維束用粘合劑穩(wěn)定，以便在打印機中進(jìn)行處理。

●經(jīng)過設(shè)計，打印頭將粘合劑轉(zhuǎn)化為基質(zhì)，纖維素連續(xù)纖維被包裹在基質(zhì)中。

●由于纖維素纖維和基體具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料的成分特別穩(wěn)定。斷裂強度等機械性能非常好。

研究團(tuán)隊開發(fā)的制造方法還可用于其他復(fù)合材料制造工藝，特別適用于加工需求量大的溫度敏感材料，如天然纖維或纖維素纖維。