211service.com
Is 3D-printen de sleutel tot goedkope koolstofvezelonderdelen?
Op een dag kan koolstofvezel zijn hype waarmaken en al onze auto's en vliegtuigen lichter en efficiënter maken. Tegenwoordig zijn onderdelen die van het materiaal zijn gemaakt echter erg duur en worden ze voornamelijk gebruikt in raceauto's, high-end sportwagens en nieuwe straalvliegtuigen. Sommige ondernemers wedden nu dat 3D-printtechnologie de sleutel is om koolstofvezelonderdelen veel goedkoper en op grotere schaal te maken.
De drie objecten, gemaakt door MarkForged, tonen verschillende punten in het drukproces. Het afgewerkte onderdeel is een onderdeel van een raceautospoiler.
De Mark One-printer legt polymeer- en koolstofvezellagen aan.
De voordelen van koolstofvezel zijn zo groot - onderdelen die ervan zijn gemaakt, kunnen net zo sterk zijn als aluminium terwijl ze minder wegen - dat iedereen die het zich kan veroorloven het al gebruikt in ruimtevaart- en autotoepassingen, zegt Greg Mark, CEO en oprichter van de Cambridge , in Massachusetts gevestigde startup MarkForged . Maar het is te duur voor de mainstream, en een grote reden daarvoor is de manier waarop het is gemaakt: een ingewikkeld, arbeids- en tijdintensief proces met veel stappen die met de hand moeten worden gedaan (zie Waar is de betaalbare koolstofvezelauto?) . Mark zegt dat het nieuwe proces dat zijn bedrijf heeft ontwikkeld, zo simpel is als het onderdeel op de computer ontwerpen, op een knop drukken en het onderdeel enkele uren later ophalen.
Boven: Een auto koude luchtinlaat gemaakt door Impossible Objects.
Onder: Een drone propeller gemaakt via het proces dat Impossible Objects heeft ontwikkeld.
De mogelijkheid om koolstofvezelonderdelen te printen zal 3D-printen veel nuttiger maken voor veel industrieën, volgens Robert Swartz, voorzitter, oprichter en chief technology officer van het in Chicago gevestigde startup Onmogelijke objecten . De meeste plastic onderdelen die met bestaande 3D-printtechnologieën zijn gemaakt, presteren niet goed genoeg om bijvoorbeeld in een drone te worden gebruikt. Er is echt behoefte aan functionaliteit, zegt Swartz, en daarvoor zijn betere materialen nodig.
Technisch gezien zijn koolstofvezelonderdelen gemaakt van composietmaterialen die zijn geproduceerd door koolstofvezel nauwkeurig te combineren met een polymeer. Het maken van een koolstofvezelcomposiet met een 3D-printer is een uitdaging omdat koolstofvezel niet bevorderlijk is voor conventionele printkoppen. (Zoals Mark het uitdrukt, verstopt het materiaal ze enorm.)
MarkForged heeft dit omzeild door een gloednieuw voorlopermateriaal uit te vinden dat kan worden geprint via een gepatenteerde printkop. Het eerste product van het bedrijf, een printer genaamd de Mark One, die $ 5499 kost, heeft de nieuwe printkop en een tweede, meer traditionele printkop die een thermoplastisch polymeer extrudeert. Elke laag van een bedrukt onderdeel bevat een voorgeschreven combinatie van thermoplast en koolstofvezel.
Impossible Objects heeft een proces ontwikkeld dat het printen van koolstofvezel vermijdt. In plaats daarvan begint het met vellen koolstofvezel. Bovenop elk vel legt een inkjetprinter een heldere oplossing in een nauwkeurig ontwerp, volgens digitale instructies. Polymeerpoeder wordt toegevoegd en het plakt aan het gedrukte ontwerp. De vellen worden gestapeld en verwarmd, waardoor het polymeer smelt en zich aan de vezel hecht. Een laatste zandstraalstap verwijdert de delen van de vezelplaten die niet aan het polymeer zijn gehecht. Impossible Objects maakt onderdelen op bestelling en ontwikkelt een machine die het kan verkopen aan bedrijven die het proces willen gebruiken om hun eigen onderdelen te maken.
Impossible Objects gebruikt een inkjetprintkop om ontwerpen op koolstofvezelvellen te printen.
Zandstralen verwijdert de overtollige koolstofvezel.