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研究人員制造出無(wú)需模具的曲面復合材料

作者:創(chuàng )始人 日期:2019-08-09 人氣:1949

近年來(lái),4D打印技術(shù)一直是許多研究的主題。就在近期,達特茅斯學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種可3D打印的智能墨水,可以改變形狀和顏色,他們與使用4D打印技術(shù)做新穎事物的其他團隊不同。Concordia大學(xué)機械、工業(yè)和航空航天工程系教授SuongVanHoa正在使用4D打印技術(shù)制造復合材料,可以自行彎曲,無(wú)需使用模具。

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“4D打印使我們能夠制作彎曲的復合結構,而無(wú)需制作彎曲的模具,”Hoa說(shuō)。我的主要發(fā)現是,人們可以制作彎曲的復合材料-具有高機械性能的長(cháng)連續纖維,能夠實(shí)現更快速、更經(jīng)濟。

 

通常,在制造像復合板簧這樣的部件中需要幾個(gè)步驟,這是車(chē)輛中的輕質(zhì)減震器。為了制作S形件,S形模具需要由金屬等固體材料制成。然后將預浸有樹(shù)脂體系的增強織物放置在模具上以形成復合件。但是,Hoa表示,采用4D打印技術(shù)可以省略構建復雜模具的初始步驟。

 

復合材料的4D打印利用了基體樹(shù)脂的收縮率,以及不同纖維取向的層的熱收縮系數的差異,從而在固化和冷卻時(shí)激活形狀的變化,他說(shuō)。這種行為可以用來(lái)制造具有彎曲幾何形狀的零件,而不需要復雜的模具。因此,彎曲形狀的制造可以是快速且經(jīng)濟的。但是,形狀變化的程度取決于材料特性、纖維取向、疊層順序和制造工藝。

 

Hoa的部分研究涉及重新考慮復合層的各向異性特性。各向異性是材料沿不同軸線(xiàn)承受載荷時(shí)的表現方式。材料的各向異性屬性是衡量它如何在與其他因素的關(guān)系上發(fā)生變化的一種度量。例如,樹(shù)脂收縮會(huì )導致材料變形,或者溫度變化會(huì )導致纖維膨脹或收縮。根據Hoa表示,對這些變化的理解和控制是制作彎曲模具的彎曲層壓板的關(guān)鍵。他說(shuō):各向異性在過(guò)去一直被視為一種負擔。現在我把他們視為一項資產(chǎn)。

 

Hoa認為,該技術(shù)可應用于航空航天等領(lǐng)域。

 

另一個(gè)應用是像衛星這樣的空間結構,這些結構受到極端溫度波動(dòng)的影響,他說(shuō)。白天結構可以開(kāi)放(當溫度高時(shí))收集太陽(yáng)能,并在夜間關(guān)閉以保護其內部。

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