德国纺织和纤维研究所 (DITF) ：打印纤维复合材料部件

2023年1月18日，南极熊获悉，德国纺织和纤维研究所 (DITF) 与 Arburg GmbH + Co KG 正在开发一种节能和材料高效的 3D 打印工艺，用于制造轻质生物基纤维复合材料。为此，这两个组织从大自然中汲取灵感，使用木材、植物茎、几丁质壳、骨头、组织（如肌腱和皮肤）、贻贝壳和蜘蛛丝等材料进行研究。



DITF 网站上写道：“我们可以利用自然界种的很多灵感来设计和制造目前需求量很大的生物基、可持续纤维增强复合材料。生物基纤维增强复合材料由嵌入生物基基质中的天然纤维或纤维素纤维组成。生物基组件提供的性能可与常用的玻璃纤维复合材料相媲美。”

在纤维复合材料中，增强纤维（例如胶原蛋白或纤维素原纤维）嵌入木质素、半纤维素或胶原蛋白的基质中。组织主要是通过在环境温度下发生的基于溶液的物理化学过程形成的。与自然界相似，具有连续纤维增强的新型 3D 打印工艺能够使纤维束准确沉积，并根据负载情况以适当的方向沉积。然而，天然纤维，如纤维素纤维，对高温敏感，因此不能在常用的热塑性3D打印工艺中进行加工。



两人研究团队的成果是3D打印了纤维复合材料部件，该部件由嵌入纤维素基基质中的纤维素连续纤维组成。新开发的3D打印工艺可以在适合的环境温度下制造复合材料，这意味着，材料和组件可以在一次操作中同时生产。



●首先，纤维素纤维束用粘合剂稳定，以便在打印机中进行处理。

●经过设计，打印头将粘合剂转化为基质，纤维素连续纤维被包裹在基质中。

●由于纤维素纤维和基体具有相似的化学结构，复合材料的成分特别稳定。断裂强度等机械性能非常好。

研究团队开发的制造方法还可用于其他复合材料制造工艺，特别适用于加工需求量大的温度敏感材料，如天然纤维或纤维素纤维。