新型3D打印技术可实现生物基复合材料部件的开发

来源： 中国复材

南极熊获悉，德国纺织纤维研究所与Arburg GmbH + Co KG（德国）一起，正合作开发一种能源和材料高效的3D打印工艺，用于制造可持续生物基纤维增强复合材料。

在天然存在的纤维复合材料中，胶原蛋白或纤维素纤维等增强纤维嵌入木质素、半纤维素或胶原蛋白的基质中。纤维束与应力模式对齐。组织主要是通过在环境温度下基于溶液的物理化学过程形成的。与自然界类似，具有连续纤维增强的新型3D打印工艺也能使纤维股沉积在正确的位置（拓扑结构优化），并根据负载以适当的方向沉积。然而，天然纤维如纤维素纤维，对较高的温度很敏感。因此，它们不能在普遍采用的热塑性3D打印过程中进行加工。

德国纺织纤维研究所和Arburg研究工作的结果是3D打印的纤维复合材料组件，由嵌入在纤维素基质中的纤维素连续纤维组成。据称，一种新型的3D打印工艺能够在环境温度下制造复合材料--这意味着，就像在自然界一样，材料和部件可以在环境温度下通过一次操作同时生产。

纤维素纤维股首先用粘合剂稳定，以便在打印机中进行处理。特殊设计的打印头将粘合剂转化为被纤维素连续包裹的基质。由于纤维素纤维和基质具有类似的化学结构，因此据说这种复合成分特别稳定。其机械性能，如断裂强度，特别好。

研究小组开发的基于溶液和节能的制造方法也可用于其他复合材料的制造过程。尤其适用于加工需求量大的温度敏感材料，如天然纤维或纤维素纤维。