研究人员最新开发出了3D打印的自感应复合零件

来自荷兰的Brightlands材料中心的一个团队通过使用集成纤维开发了自感应3D打印复合零件。部件的独特自感应特性有望在未来实现诸如建筑和修复等行业的复杂关键结构监控。

自我感知是材料监视自身状况的能力。以前，具有注入的连续碳纤维的聚合物基复合材料已被用作自传感器，由此已经测量了纤维电阻的变化。具有足够纤维的自感应材料将使我们能够监控航空航天应用乃至桥梁中大型零件的结构健康状况。

然而，传统的自感应复合材料零件的生产通常是一个复杂的多步骤过程，需要专门的设备来集成连续纤维。 Brightlands团队的目标是利用增材制造技术制造自传感器，并利用两种技术的优势来获得更有效的结果。

3D打印将允许碳纤维在复合零件内的精确定位，其放置和方向沿着需要它们的关键区域延伸。也可以将纤维分批分组，以在需要时提供更灵敏的监控-增材制造的几何自由度使所有这些成为可能。

Brightlands研究人员进行了一项实验，通过监视比例模型人行天桥的变形来验证其3D打印传感器纤维的方法。桥只是由注入了碳纤维的热塑性聚合物基体制成的弯曲梁。它是用Anisoprint Composer A4复合3D打印机打印的，该打印机允许通过共挤出将纤维周期性地沿着构建方向插入，从而产生了各向异性，进行电连接时，有几根光纤伸出网桥，并在变化的负载下测量其电阻。

结果表明，在桥上施加的载荷与连续纤维的电阻之间存在明显的相关性，电阻随力的增加而增加。这验证了该团队的3D打印连续纤维注入复合材料的自感应用。他们希望将这种新颖的方法扩展到实际使用情况，在这种情况下3D打印的自感应原型可以提供有关组件的哪些部分承受最大负载或组件需要承受的力范围的有用数据。工程师可以使用这些数据来设计假体，以更有效地分配应力或建立桥接结构以支持更大的载荷。

由于材料的高强度和低重量，长期以来人们一直在探索3D打印碳纤维在许多应用中的用途。意大利产品开发服务提供商Due Pi Greco最近已从汽车原型扩展到使用Stratasys的Fortus 380mc CFE系统的碳纤维印刷功能进行生产。在加利福尼亚州的其他地方，AREVO与Franco Bicycles合作为新型电动自行车产品提供3D打印碳纤维车架。

（电子发烧友）

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