Är 3D-utskrift nyckeln till billiga kolfiberdelar?

En dag kan kolfiber leva upp till sin hype och göra alla våra bilar och flygplan mer lätta och effektiva. Idag är dock delar gjorda av materialet mycket dyra och används främst i racerbilar, avancerade sportbilar och nya jetliners. Vissa entreprenörer satsar nu på att nyckeln till att göra kolfiberdelar mycket billigare och mer allmänt använda är 3D-utskriftsteknik.

De tre föremålen, gjorda av MarkForged, visar olika punkter i tryckprocessen. Den färdiga delen är en del av en racerbilsspoiler.

Mark One-skrivaren lägger ner polymer- och kolfiberskikt.

Fördelarna med kolfiber är så stora – delar gjorda av den kan vara lika starka som aluminium samtidigt som de väger mindre – att alla som har råd redan använder den i flyg- och biltillämpningar, säger Greg Mark, VD och grundare av Cambridge. , Massachusetts-baserad startup MarkForged . Men det är för dyrt för mainstream, och en stor anledning till det är hur det är gjort: en komplicerad, arbets- och tidsintensiv process med många steg som måste göras för hand (se Var är den prisvärda kolfiberbilen? ) . Mark säger att den nya processen som hans företag har utvecklat är så enkel som att designa delen på datorn, trycka på en knapp och hämta delen flera timmar senare.

Överst: Ett kallluftsintag för bilar tillverkat av Impossible Objects.
Nederst: En drönarpropeller tillverkad via processen Impossible Objects har utvecklat.

Möjligheten att skriva ut kolfiberdelar kommer att göra 3D-utskrift mycket mer användbar för många industrier, enligt Robert Swartz, ordförande, grundare och teknisk chef för Chicago-baserad startup Omöjliga objekt . De flesta av plastdelarna som tillverkas med befintliga 3-D-utskriftstekniker presterar inte tillräckligt bra för att användas, till exempel, i en drönare. Det finns ett verkligt behov av funktionalitet, säger Swartz, och det kräver bättre material.

Tekniskt sett är kolfiberdelar gjorda av kompositmaterial som produceras genom att exakt kombinera kolfiber med en polymer. Att göra en kolfiberkomposit med en 3D-skrivare är utmanande eftersom kolfiber inte är gynnsamt för konventionella skrivhuvuden. (Som Mark uttrycker det, täpper materialet till för helvete.)

MarkForged kom runt detta genom att uppfinna ett helt nytt prekursormaterial som kan skrivas ut genom ett eget skrivhuvud. Företagets första produkt, en skrivare som heter Mark One, som kostar $5 499, har det nya skrivhuvudet samt en andra, mer traditionell som extruderar en termoplastisk polymer. Varje lager av en tryckt del innehåller en föreskriven kombination av termoplast och kolfiber.

Impossible Objects utvecklade en process som undviker behovet av att skriva ut kolfiber. Istället börjar det med ark av kolfiber. Ovanpå varje ark lägger en bläckstråleskrivare en tydlig lösning i en exakt design, enligt digitala instruktioner. Polymerpulver tillsätts och det håller sig till den tryckta designen. Arken staplas och värms upp, vilket gör att polymeren smälter och binder till fibern. Ett sista sandblästringssteg tar bort de delar av fiberarken som inte är bundna till polymeren. Impossible Objects tillverkar delar på beställning och utvecklar en maskin som den kan sälja till företag som vill använda processen för att tillverka sina egna delar.

Impossible Objects använder ett bläckstråleskrivarhuvud för att skriva ut mönster ovanpå kolfiberark.

Sandblästring tar bort överflödig kolfiber.

Dölj