ORNL和密西西比州立大学联手推进大幅面混合增材制造项目

2024年9月24日，南极熊获悉，橡树岭国家实验室（ORNL）和密西西比州立大学（MSU）先进复合材料研究所 (ACI) 已被选中协助 JuggerBot 3D LLC，作为大幅面 3D 打印公司混合增材制造 (AM) 项目的主要技术合作伙伴，该项目目前由空军研究实验室 (AFRL) 开发。

△密西西比州 ACI 团队

这两家机构因其在熔融颗粒制造(FGF) 和直​​接墨水书写(DIW) 复合材料制造方面的专业知识而被选为技术合作伙伴。他们将合作开发可靠的工艺参数以实现一致的材料沉积，并展示生产复合材料制造生产工具所需的步骤。

这项 400 万美元的国会奖项于2024 年 2 月宣布，由国防部研究与工程制造技术副部长办公室 (OSD(R&E)) 资助，旨在推进大尺寸混合增材制造（LPAF），以便生产对国防和航空航天工业至关重要的更快、更便宜的工具。

△ORNL团队

该项目涉及开发一个集成双组分树脂和颗粒进料材料挤出技术的系统，处理性能级热塑性聚合物和先进的热固性树脂油墨，包括环氧树脂和乙烯基酯。该系统的设计构建体积为 360 立方英尺，展示了与 JuggerBot 3D 的增材技术同义的关键工艺控制。整个项目将于 2025 年 12 月完成，将经历几个技术开发阶段，从系统开发到全面建模和高级刀具路径开发。

随着项目进入系统开发和验证阶段，ORNL 和 MSU ACI 的专业知识至关重要。橡树岭国家实验室以推动创新增材制造技术而闻名，包括熔融颗粒制造（又称颗粒进料 3D 打印），该实验室已被选中支持先进的刀具路径生成软件。

此次选择建立在之前的合作研究与开发协议 (CRADA) 基础之上，该协议专注于复杂的 AM 处理，例如 JuggerBot 3D 的珠粒表征系统 (BCS) 和 JuggerBot 3D 材料卡中的其他功能。作为行业首创，ORNL 和 JuggerBot 3D 将增强切片软件和打印机硬件，以独立和同时处理热固性塑料和热塑性塑料。因此，JuggerBot 3D 还将开发和集成热固性材料卡。

密西西比州立大学先进复合材料研究所是复合材料技术领域备受尊敬的领导者，将领导系统级验证。该过程包括严格的材料测试和评估 (MT&A)，可确保既定工艺参数对热固性和热塑性材料的有效性。

密歇根州立大学 ACI 研究工程师Hunter Watts 强调了该项目的影响，他解释道：“在一个要求快速获得结果的行业中，从需要 12-18 个月才能生产的六位数模具投资转变为仅需几周且成本仅为其一小部分的模具生产，这对美国来说是一个重要的推动因素。”

Watts 还强调了该项目的协作精神，并指出：“我们很高兴有机会与 JuggerBot 3D 及所有参与者合作，不仅加速这项技术的发展，而且加速这一突破性制造工艺的采用。”

虽然技术开发是关键，但该项目的真正价值在于其长期影响。通过加快高延寿飞机的生产时间表并降低成本，该计划将使航空航天和国防部门能够以无与伦比的精度满足不断变化的需求。通过提高制造能力，这些创新将以战斗速度为作战人员提供支持，提供旨在承受高压力的部件。因此，开发的技术和收集的数据将允许增材制造中型和大型航空航天工具和二次结构部件。