借助计算模型，LLNL科学家成功3D打印出复杂的航空级碳纤维部件

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据悉，LLNL（美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室）研究人员成功地实现了航空级碳纤维复合材料的3D打印，LLNL也因此成为第一家做到这一点的研究实验室。被誉为“终极材料”的碳纤维复合材料为生产轻质但强度胜于钢的部件创造了可能性。

2月28日，这项研究发表在《Nature Scientific Reports》杂志，其中详细介绍了LLNL研究人员是如何通过改进微挤出3D打印工艺来打印维复合材料的。这种材料在强度、重量和耐热性方面展示出令人难以置信的性能。虽然如此，直到最近，它仍然难以被使用，特别是用于复杂形状的生产。增材制造为这一挑战提供了解决方案，现在LLNL研究人员说他们已经进一步改善了这项技术。

据天工社了解，碳纤维复合材料通常是通过围绕一个心轴缠线材或将碳纤维编织在一起而制成的。这些方法虽然有效，但倾向于将所制对象的结构局限于扁平或圆柱形形状。然而，LLNL研究人员现已证明，复杂的3D结构可以通过一项增材制造工艺制造出来。

他们使用的是一种改进了的DIW（Direct Ink Writing，直接墨水书写，也被称为Robocasting）工艺。据研究人员说，他们开发了一种新的、享有专利的化学品，可在几秒钟而不是几小时内固化材料。LLNL的高性能计算能力被用来准确预测碳纤维线材的流动。

“通过模拟，我们解决了堵塞问题，这能成功很大程度上要归功于计算模型。我们使用的计算模型会模拟成千上万的碳纤维流经3D打印机的墨水喷嘴，借此我们可以在实际的打印过程中确定如何最佳地排列碳纤维，”研究人员解释说。