在Thermwood Corporation公司, Applied Composite Engineering(簡稱 'ACE' )公司, Techmer PM公司以及美國普渡大學複合材料製造與模擬中心的共同努力下, 一種複合材料的直升機部件已在一幅3D列印的聚碸(PSU)模具中被生產出來.
採用Techmer PM公司提供的碳纖維增強材料, 該模具在Thermwood公司的大型增材製造(簡稱 'LSAM' )設備上被列印出來. 利用該3D列印模具, ACE採用正常的生產工藝, 在熱壓罐中生產出了直升機部件.
雖然聚碸(PSU)是適合這項應用的理想材料, 但這些合作夥伴認為, 這是第一次將聚碸(PSU)用於3D列印. 由於聚碸(PSU)的加工溫度以及需要的扭轉力要高於普通聚合物的擠出要求, 因此擠出機和LSAM設備上的列印頭都得到了特殊設計, 以滿足超高溫, 大扭矩的運行要求.
由於不需要使用除正常模具準備和脫模劑以外的特殊塗料, 憑藉372℉(約188.9℃)的玻璃化轉變溫度, 這些合作夥伴相信, 這種特殊的聚碸(PSU)配方能夠在高達350 ℉(約176.7℃)的溫度下加工部件, 這一溫度對於加工目前大約95%的複合材料部件是足夠的.
這些合作夥伴還需要做一些測試, 以確定這種材料在此溫度下的適用性和耐久性. 他們還計劃對聚醚碸(PES)進行評估, 因為聚醚碸(PES)可以在更高的溫度下進行加工和運行.
最近, 在於美國田納西州諾克斯維爾舉行的AM 2017增材製造大會上, 這種聚碸(PSU)模具及其生產的部件得到了展示.
與傳統方法的比較
這項合作的另一有趣之處是, ACE 採用傳統方法製成了用於同一部件的模具, 並在成本和製造時間方面與增材製造的模具進行了比較, 結果令人震驚.
增材製造的材料成本降低了34%, 而且所需的生產時間明顯更短. 增材製造的模具僅需3天便構建完成, 而傳統方法製造的模具需要8天時間. 如果部件較大, 還需要在傳統模具中增加支撐結構, 這又將增加2天時間. 相比之下, 較大型的增材製造模具不需要支撐結構.
這項合作的目標是, 為高效而可靠地3D列印出生產用的複合材料模具開發相應的材料和工藝, 以使3D列印的模具能夠在熱壓罐中的高溫下運行. 初步結果表明, 他們正日益接近這一目標.