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本田用紙張制造汽車零部件?厲害了word3D打印!

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汽車工業的快速發展,給人們帶來交通便利的同時也面臨著環境污染和能源緊缺等問題,這些問題使汽車的節能減排工作迫在眉睫。汽車輕量化是節能減排的手段之一,而實現汽車輕量化主要有兩種途徑,一種是對汽車零部件進行結構設計優化,另一種則是通過輕質高強度的材料替代傳統材料,碳纖維復合材料就是一種高強度的輕量化材料,近年來在汽車應用中得到了快速發展。


傳統的碳纖維鋪設方法對人工的依賴度較高,并且成本高,3D打印技術可以以一種自動化的方式制造復雜的幾何形狀和短期需求的碳纖維零部件。目前可以打印碳纖維復合材料3D打印的廠商在全球范圍內來看包括Markforged、Orbital Composites、Arevo Labs、Impossible Object等直接進行碳纖維復合材料3D打印的企業。除了這些直接進行碳纖維復合材料3D打印的技術,有的3D打印技術可以用于制造碳纖維復合材料的模具,與成型工藝結合在一起快速制造碳纖維復合零部件,本田集團正是使用后者進行碳纖維復合零部件的快速制造。


紙張也變得“堅韌”


本田集團使用的3D打印技術是愛爾蘭Mcor Technologies公司的McorARKe 3D打印機,該設備采用選擇性地沉積(SDL)紙張3D打印技術,我們首先來簡單的了解一下McorARKe 3D打印機的工作流程:


1.對3D模型進行切片

2.紙張被送入打印室之后,粘結劑將按照3D模型的形狀沉積下來

3.打印機加載新的紙張,打印機中的加熱板對紙張施加壓力,促進粘合劑將兩層紙張粘合在一起

4.硬質合金刀片對紙張進行裁切

5.重復以上步驟,直到3D模型的每一層都完成打印



本田與Mcor Technologies公司進行了一年的探索,結果表明打印紙張在經過逐層粘合和壓縮之后變得非常堅固,與單張紙張具有完全不同的力學屬性,同時由于紙張屬于非晶體材料,不會像塑料那樣預高溫后發生熔化,所以紙張3D打印的模具可以長時間處于高溫和壓力環境下而不發生變形。在探索實踐中,紙張3D打印模具在碳纖維材料成型工藝中所處的環境是135°C高溫和50萬帕壓力。


由于打印機的硬質合金刀片在打印過程中對每一層的打印形狀進行了精確的切割,紙張3D打印模具具有高尺寸精度,這也將為最終的碳纖維零部件帶來較高的尺寸精度。為方便成型后的零部件進行脫模,可以在紙張3D打印模具的表面涂覆脫模劑量。由于紙張模具在這些工藝中發生的改變較小,如有必要的話模具可被重復利用。


(來源:3D科學谷)


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