3D打印汽车底盘问世使用热塑和碳纤维材料

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美国橡树岭国家实验室(ORNL)将在今秋举行的国际制造技术展览会(IMTS)上与俄亥俄州一家机械公司合作打印采用碳素纤维增强塑料的全尺寸汽车底盘。

ORNL在美国田纳西州橡树岭建有一座碳素纤维技术中心，该公司正与通过合作设计挑选的俄亥俄州Harrison的激光切割等设备生产商辛辛那提公司(Cincinnati Inc.)以及位于凤凰城的小批量专用汽车生产商Local Motors公司展开合作。

Local Motors公司正在举办一场3D打印汽车设计挑战赛。优胜者将在IMTS打印的最终汽车设计中发挥重要影响，还将得到5000美元奖金和亲赴本次展会参观。

橡树岭实验室的材料科学与技术部的沉积科学和技术研发人员Vlastimil Kunc说道，辛辛那提公司将一台激光切割机改装成3D打印机。该公司和橡树岭实验室在3月签署合作协议，共同开发超大型添加剂制造设备。

汽车底盘设备将包括打印、高速切割和给料装置。生产金属加工设备和粉末金属压实机的辛辛那提公司将这一开发举措命名为"大面积添加制造"。

Kunc在5月13日-15日在亚特兰大举行的JEC美洲复合材料展上谈到了碳素纤维复合材料的3D打印。现场展示了将长条的碳素纤维直接放入机器后，小型增强ABS零部件成品的熔融沉积制造。

Kunc说，该机采用熔融沉积制造，用碳素纤维颗粒打印一体式汽车底盘。

Kunc说，颗粒球团非常适用于3D打印来生产大型商用零部件，比长纤维更好。

LocalMotors公司希望生产一辆100%碳素纤维增强材料的汽车。碳素纤维增强底盘已被用于赛车上，采用传统成型工艺来制成复合材料。3D打印是时下的热点话题，而直接采用添加制造来生产底盘将成为引人注目的创举。

Kunc在亚特兰大会议上的3D打印中采用了13%的纤维增强ABS。橡树岭实验室正在试验有40%碳素纤维含量的长丝。

熔融沉积制造采用热塑性塑料逐层建造零部件。这并不是新鲜事物，但Kunc说采用碳素纤维来制作零部件是一个创举。

"我们现在展示的是你可以把非连续碳素纤维加工到长丝上，并采用熔融沉积制造进行制造。"

ORNL希望进一步提高该工艺的稳健性，可以直接进行制造。

我们在设法从基于原型设计技术的熔融沉积制造转变为可以直接被用于生产产品的制造技术。”Kunc说，“所以我们在设法提高最终零件的属性。相比非增强塑料，使用碳素纤维让我们把刚度提高了5-7倍，强度提高了三倍。”