我國首次完成太空3D打印復(fù)合材料應(yīng)用進(jìn)入加速發(fā)展期

2020-05-07 10:42:50來源：智能制造網(wǎng) 編輯：今夕何夕關(guān)鍵詞：3D打印復(fù)合材料閱讀量：43146

導(dǎo)讀：人類對于無垠的大海和廣袤的星空總是心懷敬畏，了解宇宙空間的運(yùn)行規(guī)律、知曉地球周邊太空環(huán)境，已被納入世界各國的戰(zhàn)略性科研規(guī)劃。如果3D打印出現(xiàn)在太空中，又會發(fā)生什么呢？

　　星辰大海，令人神往。從古至今，人類從未停止探索未知宇宙世界的腳步。

　　2020年5月5日18時0分，長征五號B搭載新一代載人飛船試驗(yàn)船和柔性充氣式貨物返回艙試驗(yàn)艙，從文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空，我國載人飛船試驗(yàn)又向前邁進(jìn)了一大步。據(jù)悉，新一代載人飛船試驗(yàn)船此次搭載了一臺我國自主研制的“復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)”，這是我國首次太空3D打印實(shí)驗(yàn)，也是上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的3D打印實(shí)驗(yàn)。

　　飛行期間，“復(fù)合材料空間3D打印系統(tǒng)”系統(tǒng)自主完成了連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的樣件打印，并驗(yàn)證了微重力環(huán)境下復(fù)合材料3D打印的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。這一消息傳出后，引起了國內(nèi)外科學(xué)家的高度關(guān)注。我國首次完成太空3D打印的壯舉，從一個側(cè)面反映出我國在3D打印技術(shù)研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了許多突破。

　　大家都知道，3D打印產(chǎn)品的呈現(xiàn)，既離不開3D打印技術(shù)、系統(tǒng)，也離不開3D打印材料。其實(shí)，隨著3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和3D材料種類的日益豐富，3D打印材料行業(yè)發(fā)展迅猛。2018年，3D打印材料行業(yè)市場規(guī)模就達(dá)到32.27億美元，同比增長20%。

　　通常來講，3D打印材料類型可以從不同方面進(jìn)行分類。根據(jù)化學(xué)性能，3D打印材料可分為復(fù)合材料、金屬材料、陶瓷材料、聚合物材料；根據(jù)物理狀態(tài)，3D打印材料可分為絲狀材料、液體材料、粉末材料、薄片材料。從中國3D打印材料類型來看，鈦合金、PLA、尼龍這幾種材料占比相對較高，緊隨其后的是鋁合金、不銹鋼，樹脂和其他材料占比較低。

　　在多種復(fù)合材料中，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的市場需求巨大。據(jù)了解，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料主要由熱塑性樹脂和纖維增強(qiáng)材料制成。通常，可以選擇PEEK、PP、PE、PET、PS作為樹脂基體，而碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維優(yōu)選作為纖維增強(qiáng)劑。

　　有分析人士認(rèn)為，在2016 - 2121年期間，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料市場將保持快速增長，復(fù)合增長率為4.38%。連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為一種十分重要的3D打印材料，其在3D打印汽車、航空、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域潛藏的應(yīng)用空間十分巨大。

　　碳纖維作為一種新興復(fù)合材料，其在3D打印材料體統(tǒng)中所占有的位置難以替代。由于碳纖維具有高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，近年來也漸漸成為科學(xué)界研究的新寵。碳纖維的引入，在一定程度上提高了打印件的剛性強(qiáng)度，且結(jié)晶度更加均勻，這使其能夠較好的適應(yīng)3D打印產(chǎn)品智造的需求。

　　目前，科學(xué)界已有不少研究人員通過加入碳纖維來獲得新的3D復(fù)合打印材料的科研成果。例如，中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究團(tuán)隊(duì)對自主研發(fā)的碳纖維PEEK復(fù)合材料進(jìn)行3D打印工藝的系統(tǒng)研究獲得成功。

　　可以預(yù)見的是，隨著3D打印商用步伐的不斷加快，3D打印材料、設(shè)備的市場需求將迅速增長?；?D打印技術(shù)的顯著優(yōu)勢和巨大應(yīng)用潛力，3D打印上下游產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入加速發(fā)展期，新材料、新技術(shù)、新應(yīng)用業(yè)態(tài)出現(xiàn)也將重塑整個3D打印市場格局。

　　正如登山一樣，意志堅(jiān)定、步履不停方能克服一切艱難險阻，登上，欣賞到綺麗壯美的風(fēng)景。在登上3D打印這座科學(xué)高峰的途中，各國科學(xué)家都需要保持耐力和決心。經(jīng)過艱苦卓絕的探索和嘗試之后，相信更多具有突破性和典型性的3D打印成果將展現(xiàn)于世人面前。

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