據(jù)美國媒體報道，近日橡樹嶺國家實驗室（OakRidgeNationalLaboratories，ORNL）正與洛克希德·馬丁公司及至少一家其他商業(yè)合作伙伴合作開發(fā)更大尺寸零件的3D打印技術(shù)以用于航空航天領(lǐng)域，據(jù)《AviationWeek&SpaceTechnology》報道，這種技術(shù)的3D打印尺寸可達60至100英尺（約18—30米）！他們最終的開發(fā)目標(biāo)是要能夠打印結(jié)構(gòu)部件，比如大型無人駕駛飛機的機翼等。

橡樹嶺國家實驗室是世界上最大的科學(xué)和能源國家實驗室，隸屬美國能源部，該實驗室經(jīng)常與商業(yè)企業(yè)合作開發(fā)應(yīng)用技術(shù)。該實驗室擁有一流的材料科學(xué)技術(shù)，而材料是提高工業(yè)級3D打印技術(shù)打印尺寸的關(guān)鍵。

碳纖維增強塑料：“巨型”3D打印的關(guān)鍵

3D打印技術(shù)經(jīng)常面對的一個主要挑戰(zhàn)是，大型3D打印零部件容易產(chǎn)生曲翹，因為同一物體不同厚度的區(qū)域降溫速率不同。要知道，3D打印的核心是使用各種手段（包括激光、電子束等）加熱熔融材料，然后逐層構(gòu)建打印對象。

所以，要想3D打印更大尺寸、并具有良好性能的零部件，首先要在3D打印材料的配方上取得突破?，F(xiàn)在據(jù)說橡樹嶺國家實驗室已經(jīng)在這方面取得很大進展。

該實驗室已經(jīng)開發(fā)出一種工藝來生產(chǎn)直徑小于500納米的碳纖維。這些纖維非常微小，它們可以摻入到熱塑性材料中。傳統(tǒng)的短切碳纖維直徑一般為5-7微米，相對于FDM技術(shù)3D打印機所用的0.25英寸直徑熱塑性長絲而言實在是太粗了。（FDM即熔融沉積造型技術(shù)，是Stratasys公司擁有的兩個主要3D打印技術(shù)之一。）

據(jù)橡樹嶺國家實驗室的自動化、機器人、制造技術(shù)負(fù)責(zé)人LonnieLove稱，在熱塑性原料加入13％短切碳纖維可以有效增加其剛度和強度，并防止零件在冷卻后產(chǎn)生翹曲。這種方法制造的材料強度據(jù)說可與6000系列鋁合金材料相比。

而6000系列鋁合金材料主要是鋁與鎂和硅的合金，強度較高，并在制造業(yè)常用，因為它很容易加工，不過它的強度還是不如用于航空航天領(lǐng)域的7000系列鋁合金。

至于洛克希德·馬丁公司的參與可能就不那么令人矚目了。航空航天企業(yè)對3D打印技術(shù)非常熱衷，這主要是由于成本、重量和設(shè)計因素。關(guān)鍵的航空航天材料都非常昂貴。因此，任何可以節(jié)省材料成本、減輕產(chǎn)品重量的方法那些航空航天企業(yè)都非常歡迎。而且3D打印給了設(shè)計師很大的自由度使其產(chǎn)品設(shè)計不再受到傳統(tǒng)制造技術(shù)的限制。

可以制造巨大承重部位，如無人駕駛飛機的機翼，的3D打印機，這樣的設(shè)備一旦出現(xiàn)，將徹底改變制造業(yè)的游戲規(guī)則，并會引起整個供應(yīng)鏈的連鎖反應(yīng)。

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