中國(guó)航空?qǐng)?bào)訊：荷蘭Brightlands材料中心開發(fā)了具有自感知功能的3D打印復(fù)合材料零件喂磷，這種自感知材料為監(jiān)視航空航天、建筑和醫(yī)療保健等領(lǐng)域的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)狀態(tài)創(chuàng)造了條件。

什么是自感知蕉斜？

自感知是材料充當(dāng)傳感器并收集其自身狀況信息的能力。碳纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料可根據(jù)其連續(xù)纖維電阻可測(cè)量變化提供自感應(yīng)功能缀棍。目前這類材料正在研發(fā)過(guò)程中宅此， 并正在驗(yàn)證其在飛機(jī)和建筑領(lǐng)域（包括橋梁和建筑物）提供結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM）從傳統(tǒng)材料角度看，這種具備自感知能力的復(fù)合材料在制造過(guò)程將涉及多個(gè)階段爬范，需要更復(fù)雜的操作和專用技術(shù)制造完成父腕。Brightlands材料中心正在將連續(xù)碳纖維的自感知能力與增材制造技術(shù)相結(jié)合，使得SHM應(yīng)用更具成本效益青瀑，從而能夠更廣泛地使用并擴(kuò)展到新的應(yīng)用中璧亮。

連續(xù)纖維3D打印技術(shù)創(chuàng)造了新視界

增材制造技術(shù)可以非常精確地定位和定向連續(xù)碳纖維。因此斥难，可以將纖維放置在產(chǎn)品內(nèi)部的選定方向和位置枝嘶，使其沿著指定載荷路徑提供所需強(qiáng)度和剛度，形成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成部分愈饲。這意味著碳纖維被安置在需要其發(fā)揮監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)“傳感器”作為的位置中卿才， 多條纖維可以在整個(gè)零部件中形成一系列傳感器。

Brightlands材料中心利用一款人行復(fù)合材料橋的縮比模型和簡(jiǎn)單彎曲梁碴纺，通過(guò)監(jiān)控其結(jié)構(gòu)的變形情況來(lái)證明了這一設(shè)計(jì)概念本博。兩者均使用了盧森堡Anisoprint公司的Composer A4復(fù)合材料3D打印機(jī)進(jìn)行制造。Brightlands材料中心的研究工程師Guy Bex表示仇习， 對(duì)于全新的Anisoprint公司系統(tǒng)非常滿意何大，這種3D打印機(jī)在選擇打印材料和完全控制纖維沉積方面拭奖，提供了極高的自由度。纖維定位的自由度對(duì)于感知至關(guān)重要摇蝗，因?yàn)檫B續(xù)的碳纖維必須從零件中外延才能與用于監(jiān)控的電子硬件相連萧状。

更精確的3D打印成果

由于3D打印不再需要工具或模具，因此它提供了一步制造方法來(lái)生產(chǎn)任何形狀的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料裆蛆， 從而取代了更復(fù)雜捣兄、耗時(shí)且昂貴的傳統(tǒng)多步制造技術(shù)。但是啼术，優(yōu)化3D打印結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程可能需要經(jīng)過(guò)多次迭代稍浆。具有自感知能力的3D打印復(fù)合材料可以收集有關(guān)其實(shí)際使用情況的信息，這對(duì)于新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和原型件測(cè)試階段十分重要猜嘱。

在此類測(cè)試過(guò)程中衅枫，自感知3D打印部件會(huì)實(shí)時(shí)記錄狀態(tài)及使用過(guò)程中承受的作用力，這使設(shè)計(jì)人員和工程師可以更精確地了解3D打印部件在使用過(guò)程中必須滿足的實(shí)際要求朗伶。

這種感知還可以使部件充當(dāng)診斷工具弦撩。例如，3D打印的自感知矯形器或假體部件可能會(huì)收集患者的活動(dòng)信息论皆，并向醫(yī)生提供有關(guān)患者身體壓力分布和行為運(yùn)動(dòng)方式等有價(jià)值的信息益楼。

Brightlands材料中心是由荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織TNO（海牙）和林堡省共同建立的獨(dú)立研究中心。它以強(qiáng)大的應(yīng)用聚焦能力為工業(yè)創(chuàng)新提供支持纯丸，并從事和參與眾多專項(xiàng)研究工作偏形， 其中包括有關(guān)3D打印自感知復(fù)合材料的研究路線圖。

A n i s o p r i n t公司則是Anisoprinting技術(shù)的發(fā)明者觉鼻， 該技術(shù)通過(guò)連續(xù)纖維3D沉積設(shè)計(jì)和生產(chǎn)最佳復(fù)合材料結(jié)構(gòu)俊扭。該公司提供3D打印機(jī)、材料（基于碳纖維和玄武巖纖維） 和用于生產(chǎn)復(fù)合材料零部件的軟件坠陈， 幫助科學(xué)家以全新的贝泞、更有效的方式解決研究問(wèn)題，并使降低生產(chǎn)成本蘸错。

（中國(guó)航空?qǐng)?bào) 陳濟(jì)桁）

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