軍用規格細絲材料能讓消費級3D打印機打印出更堅固物體
據外媒報導,雖然消費者級3D打印機可能足以製作模型或古董之類的東西,但它們並不總能勝任製作經得起現實使用的物體的任務。但現在得益於一種新的印刷絲這種情況可能即將改變。緊湊、廉價的3D打印機通常會使用一種叫做熔絲製造(FFF)的工藝。
這包括將塑料絲加熱到熔點然後通過噴嘴擠出。熔融塑料的連續層會一層層地堆積上去,當它們冷卻並融合在一起時就形成了一個單一的固體物體。
不過來自美國陸軍工程的技術人員表示,通過這種方式打印的物品在結構上往往過於脆弱,不適合戰場上的士兵粗暴使用。儘管有些打印機使用非FFF技術來能夠製造更加堅固的物體,但這些機器體積大、成本高、不適合在野外使用。
對此,美陸軍新興復合材料研究小組的研究人員在Eric D. Wetzel博士的帶領下著手解決這一問題。他們最終創造了一種新的雙聚合物絲,其能讓消費級3D打印機通過現有的FFF硬件打印產出更堅固的產品。
這種材料以圓柱體的形式開始,其有一個星形的聚碳酸酯核心,四周被ABS包圍。通過利用一種叫做熱拉伸塔的專利設備,圓柱體被加熱並拉伸成一根細絲。一旦細絲冷卻下來它就可以纏繞在捲軸上,然後用在普通的FFF 3D打印機上。通過這種材料打印出來的物體通過在烤箱中加熱然後冷卻的方式來讓兩種聚合物完全融合在一起。
在實驗室測試中,這樣的物體被證明比那些使用傳統細絲製成的物體要堅固得多–事實上,它們表現出的機械性能跟那些通過商業注射成型技術生產的相同物品相似。目前,這種材料的退火時間為24到48小時,但研究小組希望將這一數字減少到4小時或更少。
目前,美國陸軍正在尋找可能對這項技術商業化感興趣的工業合作夥伴進而將其應用於軍事以外的領域。
相關研究報告已發表在《Advanced Engineering Materials》上。