波音和通用聯手打造高性能夾層材料芯材

cdhydf

由波音和通用汽車聯合擁有的加州HRL實驗室開發出一項新的增材制造技術，用聚合物樹脂配方更快、更易制造復雜外形高強陶瓷組件。

　　HRL實驗室（波音和通用汽車建立的合資公司）的高級化學工程師Zak Eckel發明的這種聚合物樹脂配方，能夠3D打印成具有復雜外形的生零件，然后在爐中燒制，樹脂熱解，零件均勻收縮成高密度陶瓷。

HRL項目經理表示："我們的新型3D打印工藝可以充分利用碳氧化硅陶瓷的許多優良性質，包括高硬度、強度和溫度能力，以及耐磨和耐腐蝕性。"這樣的蜂窩陶瓷材料能夠作為高溫應用中的輕質、承載三明治板的芯體，比如高超飛行器和噴氣發動機。

打印陶瓷前驅體單體　　Eckel表示："我們直接從陶瓷前驅體聚合物打印全致密零件。原來方法是立體平板印刷，用激光凝固、聚合一種特殊的紫外固化陶瓷前驅體樹脂和一個紫外光引發劑，以成形復雜外形，但仍需數小時甚至數天。"

HRL能夠更快地大批生產零件。作為一項持續10年的旨在開發輕質、高強材料的DARPA合同的一部分，研究人員開發了一種方法，"使紫外光在前驅體樹脂槽全程都集中直到底部"，加速制造。

技巧在于使用紫外燈穿過平版印刷蒙版中的孔的同時凝固材料，與此同時，在受照軸內校準光線以全程硬化直到底部。在這個"自蔓延光聚物波導方法"中，光通過一個波導效應，基于對樹脂柱的內部表面連續向下反射，而穿透它。這個工藝創造了特別輕質但高強的桁架結構。"我們生產了一個超輕鎳微柵格，是世界最輕的金屬材料。"

多陶瓷配方　　現在他們正在將這種增材制造技術應用高溫陶瓷組件。兩種紫外硬化工藝可以最終生產許多不同的陶瓷材料，但是最開始團隊驗證了一種碳氧化硅陶瓷，成形為一種復雜多孔的輕質結構，能夠抵抗超過1700°C (3092°F)的超高溫，展現出10倍于類似蜂窩陶瓷材料的強度。