據中國國防科技信息網報道，位於(yu) 美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)正將數以千計的3D打印設備安置在學校中，為(wei) 未來設計者和工程師提供經驗和技術。同時，橡樹嶺國家實驗室正在增材製造設備供應商如Arcam公司合作，將增材製造技術擴大至新的金屬和更大零件的製造中。

　　增材製造已抓住工業(ye) 界的想象力，但就在某個(ge) 零件首次出現在發動機內(nei) 部時，增材製造技術的可能性才剛剛得以實現。3D打印使新材料和優(you) 化設計成為(wei) 可能，隨著研究人員對這些新材料和設計進行試驗，製造業(ye) 變革的潛在規模正在逐步明朗。

　　歐洲宇航防務集團(EADS)創新工廠和EOS是一家在直接金屬激光燒結領域的領先者，其已在空客A320飛機上用增材製造的鈦零件取代鑄鋼的機艙鉸鏈支架，將金屬優(you) 化放置在承重的地方，削減了75%的原材料消耗量，每個(ge) 安裝坐墊片節省了10千克，減少了生產(chan) 、運行和壽命周期結束中的能源使用和廢氣排放量。

　　目前麵臨(lin) 的挑戰是超越當前的材料和設計。為(wei) 此，位於(yu) 美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)正將數以千計的3D打印設備安置在學校中，為(wei) 未來設計者和工程師提供經驗和技術。該實驗室已幫助當地高中開展首個(ge) 機器人競賽——包括建造首個(ge) 全增材製造的機器人。年初，ORNL已在學校安置了250台設備，實驗室計劃2014年安置3000台設備，接下來是4000台，最終達到28000台，這樣在首個(ge) 機器人競賽中的每個(ge) 高中都有一台設備。

　　尋求超越消費設備，橡樹嶺國家實驗室正在推動增材製造在可打印的材料、部件的複雜性和規模方麵的能力。該實驗室尚未完成或許是目前最複雜的全增材設計：為(wei) 海軍(jun) 研究辦公室設計的一款具有兩(liang) 隻手臂、中等浮力的水下機器人。液壓和布線通道、氣缸和活塞凸輪驅動關(guan) 節所有這些都集成在打印的金屬手臂內(nei) 部。沒有外部的管道或電線。拉烏(wu) 稱，“我們(men) 正在推動增材製造和機器人技術的結合。”

　　同時，橡樹嶺國家實驗室正在增材製造設備供應商如Arcam公司合作，將增材製造技術擴大至新的金屬和更大零件的製造中，包括鉻鎳鐵合金718的激光燒結，該材料是一種用於(yu) 渦輪葉片中的耐高溫合金。但一些最令人興(xing) 奮的工作涉及到增強型塑料的打印。目前的3D打印聚合物零件強度較低，可用於(yu) 管道但並非承力部件。該實驗室目前已經開發出一種方式，將增強型碳纖維注入原材料中，打印可承力的零件。

　　采用常規方法切削的碳纖維厚度為(wei) 5~7微米，難以擠入被送入熔融沉積成形(FDM)設備中的0.25英寸直徑的熱塑性長絲(si) 。橡樹嶺國家實驗室已經開發出一種生產(chan) 直徑小於(yu) 500毫微米纖維的方法。

　　沉積科學和技術小組領導者Chad Duty稱，這些納米纖維被切削得足夠小，能夠混入FDM原材料中，但卻有足夠高的長度直徑比率，以達到相輔相成的效果。與(yu) 6000係列鋁材料優(you) 勢相當是可能的。

　　將增強型纖維注入原材料中是實現航空航天大型零件——60~100英尺零件3D打印的關(guan) 鍵。橡樹嶺國家實驗室呼籲這種增材製造采用廣泛區域合作，並已經與(yu) 洛克希德·馬丁公司和一家設備製造商開發此能力，最初生產(chan) 低成本磨具，但最終要打印結構，如大型無人機的機翼。

　　拉烏(wu) 稱，采用3D打印的大型零件可能會(hui) 出現變形，因為(wei) 有些區域因冷卻率不同導致厚度不同，這是增材製造麵臨(lin) 的核心技術挑戰。將13%切削的碳纖維添加到熱塑性顆粒原料，其強度可提高2倍，剛性可提高4倍，並能阻止材料冷卻時零件的變形。

　　橡樹嶺國家實驗室的下一步工作是，與(yu) 設備供應商合作建造一個(ge) 獨立的設備原型，可實現塑料零件打印，把零件加工成最終形狀，並對其碳纖維束架構進行重新包裹，以生產(chan) 大型結構組件。

　　橡樹嶺國家實驗室先進製造項目主任克雷格·布魯表示，“我們(men) 與(yu) 設備製造商合作，因為(wei) OEMs在其整個(ge) 供應基地中想要這種技術。”