Er 3D-print nøglen til billige kulfiberdele?

En dag kan kulfiber leve op til sin hype og gøre alle vores biler og fly mere lette og effektive. I dag er dele lavet af materialet dog meget dyre og bruges hovedsageligt i racerbiler, avancerede sportsvogne og nye jetliner. Nogle iværksættere satser nu på, at nøglen til at gøre kulfiberdele meget billigere og mere udbredt er 3-D-printteknologi.

De tre objekter, lavet af MarkForged, viser forskellige punkter i printprocessen. Den færdige del er en del af en racerbilspoiler.

Mark One-printeren lægger polymer- og kulfiberlag.

Fordelene ved kulfiber er så store - dele lavet af det kan være lige så stærke som aluminium, mens de vejer mindre - at alle, der har råd til det, allerede bruger det i rumfart og bilindustrien, siger Greg Mark, CEO og grundlægger af Cambridge , Massachusetts-baseret opstart MarkForged . Men det er for dyrt for mainstream, og en stor grund til det er måden, det er lavet på: en kompliceret, arbejds- og tidskrævende proces med mange trin, der skal udføres i hånden (se Hvor er den overkommelige kulfiberbil? ) . Mark siger, at den nye proces, hans virksomhed har udviklet, er så enkel som at designe delen på computeren, trykke på en knap og hente delen flere timer senere.

Øverst: Et koldluftindtag til biler lavet af Impossible Objects.
Nederst: En dronepropel lavet via processen Impossible Objects har udviklet.

Evnen til at udskrive kulfiberdele vil gøre 3-D-printning meget mere nyttig for mange industrier, ifølge Robert Swartz, formand, grundlægger og teknologichef for Chicago-baseret startup Umulige objekter . De fleste plastdele, der er fremstillet ved hjælp af eksisterende 3-D-printteknologier, fungerer ikke godt nok til at blive brugt, for eksempel i en drone. Der er et reelt behov for funktionalitet, siger Swartz, og det kræver bedre materialer.

Teknisk set er kulfiberdele lavet af kompositmaterialer fremstillet ved præcist at kombinere kulfiber med en polymer. At lave en kulfiberkomposit med en 3D-printer er udfordrende, fordi kulfiber ikke er befordrende for konventionelle printhoveder. (Som Mark udtrykker det, tilstopper materialet dem for helvede.)

MarkForged kom uden om dette ved at opfinde et helt nyt forløbermateriale, der kan printes gennem et proprietært printhoved. Virksomhedens første produkt, en printer kaldet Mark One, som koster $5.499, har det nye printhoved samt et andet, mere traditionelt, der ekstruderer en termoplastisk polymer. Hvert lag af en trykt del indeholder en foreskrevet kombination af termoplast og kulfiber.

Impossible Objects udviklede en proces, der undgår behovet for at printe kulfiber. I stedet begynder det med plader af kulfiber. Oven på hvert ark afsætter en inkjetprinter en klar løsning i et præcist design i henhold til digitale instruktioner. Polymerpulver tilsættes, og det klæber til det trykte design. Arkene stables og opvarmes, hvilket får polymeren til at smelte og binde til fiberen. Et sidste sandblæsningstrin fjerner de dele af fiberpladerne, der ikke er bundet til polymeren. Impossible Objects laver dele på bestilling og er ved at udvikle en maskine, den kan sælge til virksomheder, der ønsker at bruge processen til at lave deres egne dele.

Impossible Objects bruger et inkjet-printhoved til at printe design ovenpå kulfiberark.

Sandblæsning fjerner overskydende kulfiber.

skjule