碳纖維複合材料是很多碳纖維絲(si) 束按照一定的方向排布,然後將它們(men) 與(yu) 樹脂、陶瓷、金屬等基體(ti) 混合連接在一起構成的材料。與(yu) 傳(chuan) 統的金屬材料相比,碳纖維複合材料具有密度小、比強度/比剛度高、耐腐蝕、抗疲勞、耐高溫、便於(yu) 設計、易於(yu) 大麵積整體(ti) 成型加工等優(you) 點。
如今,3D打印碳纖維複合材料的市場開始發力批量製造,Arris Composites與(yu) 空中客車公司合作進行複合材料研究,以減輕客艙支架。
可持續的發展前景
複合材料的3D打印發展有三大趨勢,一是將看到流程和係統的工業(ye) 化,硬件與(yu) 軟件發展的結合將更加支持大批量生產(chan) 。二是對係統進行更多的傳(chuan) 感控製,以實現實時過程控製-熱,尺寸和光學傳(chuan) 感可提高過程公差。三是用於(yu) 提高3D打印操作效率的新軟件(例如,預處理工作流程,作業(ye) 管理等)更加成熟,從(cong) 而更深入的用於(yu) 多材料零件的新設計和仿真。
可持續航空旅行業(ye) 發展
來自美國加利的Arris Composites透露了與(yu) 空中客車公司的一項研究項目,該項目專(zhuan) 注於(yu) 機艙支架的生產(chan) 。該項目旨在通過利用創新的製造方法和材料(包括複合材料)來使得航空排放量的顯著減少。
據Arris Composites稱,將金屬支架(220 克)替換為(wei) 拓撲優(you) 化、對齊的連續纖維複合材料部件(50 克),重量減輕了75% 以上。重量的減輕也轉化為(wei) 高度優(you) 化的燃油節省,因為(wei) 數百個(ge) 這樣的支架是一架飛機的一部分。
如果放到更大的視角來看減重的意義(yi) 就更大了,假如一年製造100架飛機,每架飛機配備 500個(ge) 支架,加上5萬(wan) 個(ge) 重量更輕的支架,這有助於(yu) 在整個(ge) 飛機的生命周期中節省 1.13億(yi) 公噸的燃油,並減少 3.57億(yi) 公噸的二氧化碳排放量。
根據空客,仿生學設計、拓撲優(you) 化設計和先進複合材料是未來,Arris Composites將3D打印的優(you) 勢與(yu) 複合材料的優(you) 勢相結合,正在幫助業(ye) 界將這些設計和材料理想結合起來,以製造飛行的未來。
此外,Arris Composites的增材成型技術結合了增材製造和高速壓縮成型工藝,將對更換零件和未來的飛機結構產(chan) 生巨大影響,證明減少碳排放是可能的。空客本身致力於(yu) 探索這樣的技術途徑,以支持為(wei) 子孫後代實現更可持續的航空旅行的願景。
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