復合材料的需求將以更快的速度增長，其高成本已成為制約復合材料廣泛應用的重要瓶頸。低成本復合材料制造技術(shù)是復合材料研究領域的核心問題。為了提高復合材料的性能價格比，除了在原材料，組裝和維護等方面進行研究和改進外，降低復合材料的制造成本更為重要。 3D打印近年來，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為制造業(yè)打開了一種全新的思維方式。與傳統(tǒng)制造業(yè)的減法制造和同質(zhì)材料制造不同，它可以通過添加材料快速形成復雜形狀的產(chǎn)品，并最大限度地利用原材料。航天器的發(fā)射成本很高，有效載荷的質(zhì)量對發(fā)射成本產(chǎn)生巨大影響。因此，有效載荷在結(jié)構(gòu)設計和材料選擇中特別注意結(jié)構(gòu)效率。碳纖維復合材料具有高比強度，大比模量，良好的熱穩(wěn)定性和強設計性的特征。

出色的綜合性能正是航空航天產(chǎn)品追求高性能，優(yōu)化結(jié)構(gòu)質(zhì)量和效率所需要的。目前，航空光學遙感器中使用的碳纖維復合產(chǎn)品覆蓋了遙感器的各個部分，例如鏡筒，相機支架，遮光罩，桁架等。所使用的樹脂主要是環(huán)氧樹脂和氰酸酯樹脂，而增強材料主要是連續(xù)碳纖維。根據(jù)產(chǎn)品的特定特性和工藝特性，根據(jù)產(chǎn)品性能要求和厚度要求，將預浸料以一定順序和層數(shù)層壓在模具上，形成生坯，然后將生坯放置在模具中。高壓釜或熱壓機在高溫環(huán)境下進行高溫高壓固化數(shù)小時。航空航天遙感器復合材料及其制造工藝具有以下特點：1）為保證產(chǎn)品的機械性能，增強件采用連續(xù)纖維； 2）樹脂基體環(huán)氧樹脂和氰酸酯樹脂均為熱固性樹脂，需要特定的固化溫度和壓力幾個小時（發(fā)生化學交聯(lián)反應）形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡交聯(lián)聚合物； 3）預浸料疊層體內(nèi)部疏松，為了排出體內(nèi)的空氣和其他小分子，需要加熱該體，同時施加高壓以提高產(chǎn)品的致密性并確保機械性能產(chǎn)品的4）對于復雜的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，為了確保其機械性能，預浸料的簾布層設計通常需要多個平面或多個位置才能形成連續(xù)的簾布層。

例如，薄壁增強鏡筒必須確保凸緣環(huán)和鏡筒主體的連續(xù)性，以及加強肋和鏡筒主體的連續(xù)性。多向接頭必須確保端部在圓周方向上以及端部之間連續(xù)。根源不斷地等待著。 3D打印技術(shù)3D打印也稱為增材制造，這與傳統(tǒng)的減法或同質(zhì)材料制造方法不同。它采用逐層堆積的方法來制造固體零件。該技術(shù)是在現(xiàn)代CAD / CAM技術(shù)，激光技術(shù)，計算機數(shù)控技術(shù)，信息技術(shù)，精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料和物理化學技術(shù)的基礎上進行集成和開發(fā)的。它的工作原理是將物理實體的計算機三維模型離散化為一系列二維疊片。根據(jù)層壓信息，使用精密噴嘴或激光熱源，在數(shù)字控制的控制下，通過連續(xù)物理層壓來增強包層成型材料。逐層生成3D實體產(chǎn)品的材料。在各種3D打印技術(shù)中，復合材料的3D制造主要包括選擇性激光燒結(jié)（SLS），熔融沉積建模（FDM），分層固體制造（l，LOM）和立體光刻（SL）。通過SLS制造復合材料的主要方法是混合粉末法，即，將基質(zhì)粉末和增強粉末混合。激光根據(jù)設計圖的橫截面形狀在特定區(qū)域加熱粉末，以使熔點相對較低的基體粉末熔化，從而熔化基體，然后將增強材料粘合在一起，實現(xiàn)粉末的復合。組件。的該方法的問題在于混合粉末中兩種材料的密度不同，并且易于沉降并使產(chǎn)品組成不均勻。

通過合成單一的復合材料粉末以進行技術(shù)改進，所生產(chǎn)的復合材料粉末可以克服混合粉末易于沉降和不均勻的問題，從而可以生產(chǎn)更高質(zhì)量的產(chǎn)品。通過FDM工藝生產(chǎn)的復合材料由預先用纖維和樹脂制成的預浸料絲束制成，然后將預浸料絲束發(fā)送到噴嘴。絲束在噴嘴處加熱并熔化，并根據(jù)設計軌跡堆疊在平臺上，以形成一層材料。通過樹脂的部分或完全熔融來形成與層的連接。 FDM技術(shù)中使用的復合預浸料絲束必須滿足組成，強度和低粘度的要求。通常，將增塑劑添加到復合物中以增加流動性。 LOM技術(shù)類似于FDM。必須平行準備單向纖維/樹脂預浸料絲束，以制成無緯布，即預浸料條。預浸料條通過傳送帶被送到工作臺。將模型各部分的輪廓線切成預浸料條，將其逐層層疊在一起以形成三維產(chǎn)品。為了用SL制成復合材料，首先，將光敏聚合物和增強顆粒或纖維混合成混合溶液，并用紫外線激光迅速掃描儲存在液槽中的混合溶液，使光敏聚合物迅速經(jīng)歷光聚合，從而從液態(tài)改變。它是固體，然后桌子降低一層紙的高度，然后進行第二層激光掃描固化，以此類推，形成最終產(chǎn)品。

 SL制造復合材料存在以下問題：增強顆粒的沉淀導致顆粒的不均勻分布；溶液中泡沫引起的固化后空隙的產(chǎn)生；顆粒的反射降低激光吸收能量，因此需要更長的照射時間。復合材料的3D打印技術(shù)的進步熱塑性樹脂具有加熱，軟化，冷卻和固化的特性，很容易實現(xiàn)增材制造。在3D打印市場中，熱塑性樹脂同樣，在復合3D打印技術(shù)中，主要還是基于熱塑性樹脂的復合材料。增強材料包括短切纖維和連續(xù)纖維。德國，美國和中國華曙高科技的3D打印公司已經(jīng)開發(fā)出可用于SLS技術(shù)的短切纖維/熱塑性樹脂復合粉末，并將其商業(yè)化。美國MarkForged公司于2014年初開發(fā)了一種連續(xù)碳纖維增強熱塑性復合材料3D打印設備MarkOne，并印刷了碳纖維增強尼龍復合材料。打印機有兩個噴嘴，一個噴嘴輸送熱塑性樹脂（尼龍或聚乳酸），一個噴嘴輸送連續(xù)的預浸料碳纖維長絲或預浸料玻璃纖維長絲，預浸料纖維絲上涂有專門為打印機開發(fā)的熱塑性樹脂，這些噴嘴可在然后，使用基于FDM的工藝將樹脂和預浸料絲束沿X / Y平面放置，以實現(xiàn)纖維和樹脂復合材料。

纖維可以根據(jù)需要定向或僅在需要的地方放置。目前，該設備只能實現(xiàn)X / Y方向的纖維定向，而不能實現(xiàn)Z方向。 MarkOne的可打印尺寸為0.6m×0.4m×0.3m。美國Stratasys公司與能源部（DOE）橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）合作開發(fā)了可批量生產(chǎn)碳纖維復合材料的FDM制造技術(shù)。合作分為三個階段。第一步是研究如何在FDM工藝中放置斷裂的纖維并調(diào)整材料的各種機械性能。研究的第二到第三階段集中于在中心線上制造連續(xù)碳纖維復合材料并進行進一步加工。哈佛大學開發(fā)了適用于3D打印的環(huán)氧樹脂，從而可以對熱固性樹脂進行3D打印。為了提高樹脂粘度，研究人員在咪唑中添加了納米粘土，磷酸二甲酯，碳化硅晶須和切碎的碳纖維。作為固化劑的堿離子極大地擴展了樹脂的印刷窗口，因此在幾周的印刷窗口期間樹脂的粘度不會顯著增加。通過控制纖維的長徑比和噴嘴直徑，使填料在剪切力和擠出流的作用下取向，并且控制填料的取向以獲得取向的纖維。印刷的零件在較低的溫度下進行預固化，然后從基材上取下來進行進一步的高溫固化。航空用樹脂基復合材料的3D打印技術(shù)分析目前，復合纖維3D打印技術(shù)主要是短纖維/熱塑性復合材料，材料和設備已經(jīng)商業(yè)化，而熱固性基質(zhì)復合材料僅實現(xiàn)了短切纖維增強復合材料在實驗室中的3D打印材料。結(jié)合航空遙感器復合材料的產(chǎn)品特性，連續(xù)纖維增強熱固性復合3D打印技術(shù)在打印材料，多維連續(xù)打印和預固化功能方面迫切需要突破。

需要細分的領域1）開發(fā)自適應打印材料。復合材料的3D打印過程要求打印材料具有適當?shù)恼扯龋鲃有裕^長的操作時間和較短的成型時間。因此，有必要自適應地發(fā)展現(xiàn)有的航空復合材料系統(tǒng)，并改善該材料系統(tǒng)以提供滿足感。航空航天應用所需的3D打印技術(shù)和材料。 2）突破性纖維多維連續(xù)印刷。復合3D打印設備迫切需要突破多維方向上的連續(xù)堆疊，例如建立一個五軸/六軸聯(lián)動打印平臺，通過旋轉(zhuǎn)平臺來實現(xiàn)多維連續(xù)打印，以滿足多層次的連續(xù)分層飛機和航空航天復雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的多個零件索賠。 3）實現(xiàn)預壓縮功能。熱固性樹脂基復合材料需要在高溫和高壓下實現(xiàn)樹脂基體的固化和產(chǎn)品的致密化。在印刷一定數(shù)量的層之后，可以將壓坯預壓實并在設備中加熱以提高印刷中間的壓實度。打印完成后，移至固化設備進行最終固化。采用低成本技術(shù)是降低復合材料產(chǎn)品成本的有效途徑之一。 3D打印技術(shù)可以增加材料的使用量并增加材料的使用量，從而降低復合材料的生產(chǎn)成本。此外，對于復雜結(jié)構(gòu)的復合產(chǎn)品，3D打印技術(shù)還可以減少對工具的依賴并縮短處理時間。同時，它還可以實現(xiàn)整體成型并減少組裝時間。研究3D打印技術(shù)在航空復合材料中的應用具有重要的工程意義。對于用于航空航天遙感器的連續(xù)纖維增強的熱固性樹脂復合材料，3D打印需要解決諸如打印材料，纖維的連續(xù)多維打印以及預固化功能等問題。

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