3Dプリント複合材料における繊維配向の制御と機能設計

3Dプリント複合材料における繊維配向の制御と機能設計
寄稿者: Yan Mengxue、Tian Xiaoyong

複合材料の製造において、繊維配向度が高いと一連の利点が得られ、繊維配向方向の機械的強度が大幅に向上し、複合材料に特定の機能が付与されます。繊維配向技術と 3D 印刷技術を組み合わせることで、3D 印刷技術の設計性がさらに向上し、バイオニック構造を 3D 印刷する可能性も生まれます。

2015年、ETHチューリッヒの研究チームは、図1に示すように、光硬化装置に電磁場を追加しました。感光性樹脂に磁性粒子を追加し、磁場を通じて磁性粒子の配向を誘導することで、繊維配向を制御できる特殊な構造の3Dプリントを実現しました。図2に示すように、彼らは貝殻のような構造、エビの爪のような構造、哺乳類の骨の構造を準備しました[1]。しかし、この方法のベース材料は単一成分感光性樹脂のみであり、一定の制限があります。


図1 磁場支援3D印刷プロセス 図2 磁場支援3D印刷技術 - バイオニック構造の準備 その後、研究チームは、磁場誘起磁性粒子配向と組み合わせたマルチノズル直接描画プロセスを使用して、複数の材料と任意の繊維配置の統合製造を実現しました[2]。 製造プロセスを図3に示します。 さらに、研究チームは、異なる剛性マトリックス材料と繊維配向を持つ締結部品を設計し、図4に示すように、3D印刷製造を実現しました。




図3 マルチマテリアルとマルチ角度繊維配向3Dプリント 図4 マルチマテリアルと制御可能な繊維配向を備えた締結部品の設計と製造 最近、微結晶セルロースを原料とし、直接書き込み技術を使用して、せん断力で繊維配向を誘発しました。 繊維配向形成の法則を詳細に調査した上で、3Dプリントを使用して特定の繊維配向構造を作成しました[3](図5を参照)。


図5 せん断力を利用して繊維配向を誘導する 参考文献:
Martin JJ、Fiore BE、Erb R M. 3D磁気印刷によるバイオインスパイア複合強化構造の設計[J]。Nature Communications、2015、6: 8641。
Kokkinis D、Schaffner M、Studart A R. 複合材料のマルチマテリアル磁気支援3Dプリント[J]。Nature Communications、2015、6: 8643。
Hausmann MK, Rühs PA, Siqueira G, et al. 3Dプリント中のセルロースナノ結晶の配向のダイナミクス[J]. ACS nano, 2018, 12(7): 6926-6937.

寄稿者: Yan Mengxue、Tian Xiaoyong 寄稿部署: 機械製造システム工学国家重点研究室

3D プリント、印刷、複合材、複合材料、材料

<<:  冶金大手の SMS グループが正式に付加製造業界に参入しました。同社はリーダーになれるでしょうか?

>>:  高い基準が高品質の開発につながる 2019 中国(無錫)付加製造品質改善会議

推薦する

高さ3メートルの3Dプリント広州タワーが広州文化公園中秋節に初登場

報道によると、毎年恒例の広州文化公園中秋節ランタンフェスティバルは、2018年9月22日に正式に点灯...

eSUNと韓国のSindohが世界戦略協力を締結

2018年6月27日、韓国ソウルで開催された[Inside 3D Printing]展示会において...

FUSELABの新しい3ローラー駆動回転式押出ワイヤ供給設計を備えた金属FFFマシンがFormnextで発表されます。

はじめに:2021年11月7日、Antarctic Bearは、ベルギーの3Dプリント新興企業Fus...

カーボンファイバー 3D プリント大手 MarkForged の収益は、今年上半期に 147% 急増しました。

米国の企業MarkForgedは、2014年に世界初かつ第一​​世代のカーボンファイバー3Dプリンタ...

3Dプリンティングでは、設計モデリングデータプロセスでソフトウェア分析を使用します。

近年、3Dプリント技術が徐々に私たちの日常生活に入り込んできています。 3D プリント技術は、工業デ...

Drexel Electric Racingは、レースカーのエンドパーツの製造にSolidCAMを採用しています。

この投稿は warrior bear によって 2023-7-26 19:51 に最後に編集されまし...

3D シエラレオネ: 世界保健機関が推薦した切断患者向けの 3D プリント義肢

2022年3月、アンタークティック・ベアは、オランダを拠点とする非営利団体3Dシエラレオネが、西ア...

マイクロラグジュアリー:3Dプリントされたルイ・ヴィトンの極小ハンドバッグが46万ドルで落札

2023年7月1日、南極熊は、高級ブランド「ルイ・ヴィトン」の象徴的なモノグラムがプリントされたミ...

AMCC ハイライト解説 - 航空宇宙付加製造フォーラム

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-7-21 10:13 に最後に編集...

レースと自動車分野における3D計測と3Dプリント技術の応用に関する詳細な分析

2023年11月30日、「3D計測・印刷技術のレーシング・自動車分野への応用」セミナーがオンライン...

今年: 南極のクマの 3D プリントの推測は 3 つが間違っており、6 つが正解でした

2021年1月、Antarctic Bearは「2021年の3Dプリント業界に関するトップ10の予...