日本東北大學發表了一項無須使用接合劑,透過熱融合將金屬基板與碳纖維強化塑膠(CFRP)牢固地直接接合之技術。在航空與汽車產業中,藉由將不同材料結合以實現高機能與多機能的多材料化(Multi-material)趨勢逐漸盛行。若能不仰賴黏合劑,直接進行金屬與CFRP接合,將能有助於降低製造成本,並減少對環境的負荷。
研究團隊透過在3D列印機的印刷平台上裝設加熱板,透過熱熔接技術,將由短碳纖維與熱塑性聚醯胺6(PA6)組成之短纖維CFRP與3D列印機上的鈦合金直接接合。由於短纖維CFRP可在鈦合金基板上同步進行積層製造與熱熔接,因此可實現更為牢固的接合。在拉伸剪切測試中,最大強度可達27.3 MPa。
此外,研究團隊也確認透過使用短纖維CFRP做為熔接層,可以在其上進一步積層由連續碳纖維與PA6組成的連續纖維CFRP。透過此項技術,今後可望在金屬基板上直接進行短纖維CFRP的3D列印造型,且同時以連續纖維CFRP對表層進行補強。除了航空、汽車產業之外,預期可適用於更多領域。此後東北大學將持續展開提升對曲面基板的接合能力、改善接合耐久性等研究,期達到實用化之目標。