在Thermwood Corporation公司、Applied Composite Engineering(簡稱“ACE”)公司、Techmer PM公司以及美國普渡大學(xué)復(fù)合材料制造與仿真中心的共同努力下，一種復(fù)合材料的直升機(jī)部件已在一幅3D打印的聚砜(PSU)模具中被生產(chǎn)出來。
采用Techmer PM公司提供的碳纖維增強(qiáng)材料，該模具在Thermwood公司的大型增材制造(簡稱“LSAM”)設(shè)備上被打印出來。利用該3D打印模具，ACE采用正常的生產(chǎn)工藝，在熱壓罐中生產(chǎn)出了直升機(jī)部件。
雖然聚砜(PSU)是適合這項(xiàng)應(yīng)用的理想材料，但這些合作伙伴認(rèn)為，這是第一次將聚砜(PSU)用于3D打印。由于聚砜(PSU)的加工溫度以及需要的扭轉(zhuǎn)力要高于普通聚合物的擠出要求，因此擠出機(jī)和LSAM設(shè)備上的打印頭都得到了特殊設(shè)計(jì)，以滿足超高溫、大扭矩的運(yùn)行要求。
由于不需要使用除正常模具準(zhǔn)備和脫模劑以外的特殊涂料，憑借372℉(約188.9℃)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，這些合作伙伴相信，這種特殊的聚砜(PSU)配方能夠在高達(dá)350 ℉(約176.7℃)的溫度下加工部件，這一溫度對于加工目前大約95%的復(fù)合材料部件是足夠的。
這些合作伙伴還需要做一些測試，以確定這種材料在此溫度下的適用性和耐久性。他們還計(jì)劃對聚醚砜(PES)進(jìn)行評估，因?yàn)榫勖秧?PES)可以在更高的溫度下進(jìn)行加工和運(yùn)行。
最近，在于美國田納西州諾克斯維爾舉行的AM 2017增材制造大會上，這種聚砜(PSU)模具及其生產(chǎn)的部件得到了展示。
與傳統(tǒng)方法的比較
這項(xiàng)合作的另一有趣之處是，ACE 采用傳統(tǒng)方法制成了用于同一部件的模具，并在成本和制造時間方面與增材制造的模具進(jìn)行了比較，結(jié)果令人震驚。
增材制造的材料成本降低了34%，而且所需的生產(chǎn)時間明顯更短。增材制造的模具僅需3天便構(gòu)建完成，而傳統(tǒng)方法制造的模具需要8天時間。如果部件較大，還需要在傳統(tǒng)模具中增加支撐結(jié)構(gòu)，這又將增加2天時間。相比之下，較大型的增材制造模具不需要支撐結(jié)構(gòu)。
這項(xiàng)合作的目標(biāo)是，為高效而可靠地3D打印出生產(chǎn)用的復(fù)合材料模具開發(fā)相應(yīng)的材料和工藝，以使3D打印的模具能夠在熱壓罐中的高溫下運(yùn)行。初步結(jié)果表明，他們正日益接近這一目標(biāo)。
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