可應用於3D列印之連續纖維型CFRP

 

刊登日期:2018/10/31
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日本的Super Resin公司與東京理科大學、宇宙航空研究開發機構(JAXA)等合作,將聯手開發出的強化型碳纖維推至實用化,目前正設法將連續纖維型的碳纖維強化塑膠(CFRP)應用於3D列印上。承熱可塑樹脂的研發後,熱硬化樹脂也立下研發的方向。除了飛機、人工衛星零件的產業用途外,正在評估延伸應用至看護/復健相關領域,如穿戴式機械設備(Robot Suit)、義肢裝置,甚至運動/休閒領域。

3D列印的最大特徵是可創出不受拘束的自由塑型,但樹脂系材料多應用於試作品上。若透過強化碳纖維,可實現更佳的強度、剛性,打造出可承受惡劣環境的零件。研究人員將PLA等單絲(Monofilament)與1K款碳纖維的纖維各自引入,穿過相同一個的噴嘴進行作成形,透過推擠樹脂的動作,使樹脂含浸於碳纖維中。Vf(纖維體積比例)約35%,拉伸強度700MPa,具有高度物性。成形速度則與一般的3D列印機相當。

Super Resin公司目前已經在神奈川縣的工廠導入可試作出大型成形品的設備,並開發出大型物品適用的3D塑型技術。在列印大型物品時,塑型用的移動零件通常是列印頭,該公司則改成平台(Table),並透過機械在平台上操作,該手法已取得專利。另外,在母材中使用熱硬化性樹脂的開發也已經著手展開,首先已試著將硬化前樹脂含浸於束狀碳纖維中(Towpreg)。就像纏繞成型(Filament Winding)那樣,使用前一刻含浸樹脂這樣的做法在理論上是可行的。採用熱硬化樹脂的話,Vf可提升至60%,帶出更佳的物性;碳纖維則可採用常見的12K、24K款式。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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