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      我國(guó)首次完成太空3D打印 復(fù)合材料應(yīng)用進(jìn)入加速發(fā)展期

      2020-05-07 10:42:50來(lái)源:智能制造網(wǎng) 編輯:今夕何夕 關(guān)鍵詞:3D打印復(fù)合材料閱讀量:43149

      導(dǎo)讀:人類(lèi)對(duì)于無(wú)垠的大海和廣袤的星空總是心懷敬畏,了解宇宙空間的運(yùn)行規(guī)律、知曉地球周邊太空環(huán)境,已被納入世界各國(guó)的戰(zhàn)略性科研規(guī)劃。如果3D打印出現(xiàn)在太空中,又會(huì)發(fā)生什么呢?
        星辰大海,令人神往。從古至今,人類(lèi)從未停止探索未知宇宙世界的腳步。
       
        2020年5月5日18時(shí)0分,長(zhǎng)征五號(hào)B搭載新一代載人飛船試驗(yàn)船和柔性充氣式貨物返回艙試驗(yàn)艙,從文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空,我國(guó)載人飛船試驗(yàn)又向前邁進(jìn)了一大步。據(jù)悉,新一代載人飛船試驗(yàn)船此次搭載了一臺(tái)我國(guó)自主研制的“復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)”,這是我國(guó)首次太空3D打印實(shí)驗(yàn),也是上第一次在太空中開(kāi)展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。
       
        飛行期間,“復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)”系統(tǒng)自主完成了連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樣件打印,并驗(yàn)證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。這一消息傳出后,引起了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的高度關(guān)注。我國(guó)首次完成太空3D打印的壯舉,從一個(gè)側(cè)面反映出我國(guó)在3D打印技術(shù)研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了許多突破。
       
        大家都知道,3D打印產(chǎn)品的呈現(xiàn),既離不開(kāi)3D打印技術(shù)、系統(tǒng),也離不開(kāi)3D打印材料。其實(shí),隨著3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和3D材料種類(lèi)的日益豐富,3D打印材料行業(yè)發(fā)展迅猛。2018年,3D打印材料行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模就達(dá)到32.27億美元,同比增長(zhǎng)20%。
       
        通常來(lái)講,3D打印材料類(lèi)型可以從不同方面進(jìn)行分類(lèi)。根據(jù)化學(xué)性能,3D打印材料可分為復(fù)合材料、金屬材料、陶瓷材料、聚合物材料;根據(jù)物理狀態(tài),3D打印材料可分為絲狀材料、液體材料、粉末材料、薄片材料。從中國(guó)3D打印材料類(lèi)型來(lái)看,鈦合金、PLA、尼龍這幾種材料占比相對(duì)較高,緊隨其后的是鋁合金、不銹鋼,樹(shù)脂和其他材料占比較低。
       
        在多種復(fù)合材料中,連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的市場(chǎng)需求巨大。據(jù)了解,連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料主要由熱塑性樹(shù)脂和纖維增強(qiáng)材料制成。通常,可以選擇PEEK、PP、PE、PET、PS作為樹(shù)脂基體,而碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維優(yōu)選作為纖維增強(qiáng)劑。
       
        有分析人士認(rèn)為,在2016 - 2121年期間,連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料市場(chǎng)將保持快速增長(zhǎng),復(fù)合增長(zhǎng)率為4.38%。連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為一種十分重要的3D打印材料,其在3D打印汽車(chē)、航空、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域潛藏的應(yīng)用空間十分巨大。
       
        碳纖維作為一種新興復(fù)合材料,其在3D打印材料體統(tǒng)中所占有的位置難以替代。由于碳纖維具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn),近年來(lái)也漸漸成為科學(xué)界研究的新寵。碳纖維的引入,在一定程度上提高了打印件的剛性強(qiáng)度,且結(jié)晶度更加均勻,這使其能夠較好的適應(yīng)3D打印產(chǎn)品智造的需求。
       
        目前,科學(xué)界已有不少研究人員通過(guò)加入碳纖維來(lái)獲得新的3D復(fù)合打印材料的科研成果。例如,中國(guó)科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究團(tuán)隊(duì)對(duì)自主研發(fā)的碳纖維PEEK復(fù)合材料進(jìn)行3D打印工藝的系統(tǒng)研究獲得成功。
       
        可以預(yù)見(jiàn)的是,隨著3D打印商用步伐的不斷加快,3D打印材料、設(shè)備的市場(chǎng)需求將迅速增長(zhǎng)。基于3D打印技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)和巨大應(yīng)用潛力,3D打印上下游產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入加速發(fā)展期,新材料、新技術(shù)、新應(yīng)用業(yè)態(tài)出現(xiàn)也將重塑整個(gè)3D打印市場(chǎng)格局。
       
        正如登山一樣,意志堅(jiān)定、步履不停方能克服一切艱難險(xiǎn)阻,登上,欣賞到綺麗壯美的風(fēng)景。在登上3D打印這座科學(xué)高峰的途中,各國(guó)科學(xué)家都需要保持耐力和決心。經(jīng)過(guò)艱苦卓絕的探索和嘗試之后,相信更多具有突破性和典型性的3D打印成果將展現(xiàn)于世人面前。
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