美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的BAAM （大幅面增材制造）技術(shù)將塑料類(lèi)產(chǎn)品的3D打印推進(jìn)到大尺寸、兼顧速度與精度的階段。ORNL的合作伙伴辛辛那提公司通過(guò)BAAM 3D打印機(jī)為L(zhǎng)ocal Motors 制造的Strati 汽車(chē)車(chē)身是該技術(shù)備受關(guān)注的應(yīng)用，該應(yīng)用并非是一次博人眼球的嘗試，而是已被Local Motors應(yīng)用于開(kāi)源汽車(chē)定制化生產(chǎn)的業(yè)務(wù)中。ORNL 實(shí)驗(yàn)室通過(guò)BAAM 3D打印了長(zhǎng)達(dá)13米的風(fēng)電葉片模具，其經(jīng)濟(jì)、迅速、設(shè)計(jì)自由度高的特點(diǎn)更是將BAAM 3D打印技術(shù)在制造中的應(yīng)用往前推進(jìn)了一步。
ORNL 在BAAM 3D打印技術(shù)領(lǐng)域還有一家合作伙伴是Strangpresse，該公司的業(yè)務(wù)包括開(kāi)發(fā)完全可控的、重量輕、熱塑性塑料擠出機(jī)。目前，雙方根據(jù)一項(xiàng)共同合作和研發(fā)協(xié)議進(jìn)入到評(píng)估BAAM 技術(shù)專(zhuān)用的擠出機(jī)和長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚合物材料3D打印的階段。
大尺寸3D打印塑料零部件將更強(qiáng)、更輕？
ORNL是美國(guó)能源部下屬的科學(xué)和能源研究實(shí)驗(yàn)室，其研究重點(diǎn)為能源、制造、安全、物理和材料領(lǐng)域。迄今為止，ORNL已經(jīng)擁有數(shù)百項(xiàng)專(zhuān)利，他們往往會(huì)將這些專(zhuān)利授權(quán)給企業(yè)。ORNL所有相關(guān)專(zhuān)利都涉及到先進(jìn)的材料和工業(yè)工序，旨在降低成本、提高生產(chǎn)效率，其中包括BAAM技術(shù)。
Strangpresse位于俄亥俄州的揚(yáng)斯敦，成立于2014年。Strangpresse 獲得了橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的專(zhuān)利使用許可，根據(jù)許可協(xié)議Strangpresse能使用或銷(xiāo)售該實(shí)驗(yàn)室的專(zhuān)利材料、工藝和控制方法，用來(lái)制造大尺寸產(chǎn)品。
Strangpresse曾與位于俄亥俄州的MD塑料加工公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)垂直機(jī)器人手臂，以每小時(shí)100磅（約45.3kg）的速度連續(xù)擠壓材料。Strangpresse的擠出機(jī)還被應(yīng)用在國(guó)防制造商洛克希德.馬丁的多機(jī)器人增材制造集群中。目前Strangpresse 與ORNL 合作進(jìn)行評(píng)估的擠出機(jī)是Strangpresse針對(duì)BAAM 3D打印設(shè)備研發(fā)的，通過(guò)該擠出機(jī)在擠出長(zhǎng)碳纖維復(fù)合材料時(shí)所面臨的其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)是對(duì)長(zhǎng)碳纖維進(jìn)行控制，并且理解纖維的方向。
Strangpresse 針對(duì)BAAM 研發(fā)的新擠出機(jī)沉積速率達(dá)50kg/小時(shí),雙方正在評(píng)估該擠出機(jī)的流量、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、線性流動(dòng)，以及確認(rèn)加工參數(shù)和擠出長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚合物材料的屬性。評(píng)估工作分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段主要是測(cè)試新的BAAM 擠出機(jī)，ORNL 會(huì)將擠出機(jī)整合到測(cè)試系統(tǒng)中，以充分獲得擠出機(jī)的物理、電氣和計(jì)算能力。
第二個(gè)階段ORNL 即將通過(guò)3種長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料來(lái)評(píng)估擠出機(jī)的性能。在這一階段，各種不同的零部件將通過(guò)配有Strangpresse 新擠出機(jī)的BAAM 3D打印機(jī)進(jìn)行制造，ORNL 將對(duì)這些打印對(duì)象的材料屬性進(jìn)行測(cè)量，并將根據(jù)評(píng)估和測(cè)試產(chǎn)生的結(jié)果匯總為報(bào)告，提交給美國(guó)能源部。
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚合物材料是一種輕量化材料，具有可設(shè)計(jì)性、低密度、高比強(qiáng)度、高比模量和抗沖擊性強(qiáng)等特點(diǎn)，Strangpresse公司的CEO Chuck George 表示，3D打印長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚合物材料的工藝將改寫(xiě)增材制造的游戲規(guī)則。
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