无芯缠绕、连续纤维共挤、4D打印——天然纤维开启工业级增材制造新篇章
当我们谈论复合3D打印材料时,通常指的是嵌入碳纤维或玻璃纤维的热塑性塑料。然而,还有许多其他可用于复合材料的增强剂,包括亚麻和麻等有机纤维。得益于欧洲亚麻与麻联盟所强调的工作,这些有机材料在增材制造等工艺的先进复合材料生产中具有巨大潜力。
亚麻和麻生物复合材料在增材制造领域的进展得益于几项关键技术。其中之一是无芯纤维缠绕,这是一种机器人制造工艺,本质上是将浸渍树脂的亚麻纤维缠绕成3D结构。这种方法与机器人挤出相似,无需模具或模板即可创建大规模、复杂且结构优化的几何形状。
在埃因霍温理工大学通过FIBRAS项目框架进行的研究中,正在探索使用亚麻粗纱(一种商业加工的短长度亚麻纤维形式)增强的材料进行无芯纤维缠绕。通过他们的工作,FIBRAS团队正在开发既坚固、轻量又资源高效的大型建筑格架结构。


另一项在建工领域释放亚麻和麻使用潜力的关键工艺创新是一种名为“Con[knit]uous Rubble”的技术。虽然严格来说并非增材制造,但该工艺依赖于连续圆形编织,将未经处理的建筑垃圾封装在无缝亚麻纤维结构中。该技术由斯图加特大学ICD/ITKE开发,并得到了亚麻和麻纺纱公司Safilin的支持,使得无需粘合剂或砂浆即可创建自支撑建筑结构,如拱门和柱子。
更具体地看增材制造如何利用生物复合材料,欧洲亚麻与麻联盟指出了连续亚麻纤维增强打印。该工艺将亚麻纱线与PLA等热塑性塑料共挤出,据报道已经制造出性能与传统复合材料部件相当的复合部件。其他3D打印材料,如混合亚麻纤维丝材,也使得使用传统挤出平台生产生物复合部件成为可能。

法国设计师Alyssa Cartaut是使用这类3D打印复合材料的创新者之一。具体而言,她在最近的The Cushion Issue系列中设计了鞋类,这些鞋采用3D打印和欧洲亚麻纤维增强的PLA丝材制成。包括鞋跟和鞋垫在内的多个鞋部件均由亚麻复合材料3D打印而成,为树脂或塑料等更传统材料提供了生物基替代品。正如这位设计师所说:“注入亚麻的PLA丝材使我能够设计出精确、灵活的形状,同时限制了生产对环境的影响。”
4D打印方面也在进行研究。例如,Dupuy de Lôme研究所的Antoine le Duigou教授正在研究如何利用这些天然纤维复合材料来创建对热或湿气等刺激做出响应的结构。
“欧洲亚麻和麻正在重新定义生物复合材料制造的可能性,远远超越传统铺层,进入高度自动化的工艺,如纤维缠绕、预浸料系统和增材制造,”欧洲亚麻与麻联盟的Bruno Pech说。“这些创新正在释放新的精度、设计自由度和性能水平,证明天然纤维已为最先进的工业应用做好准备。”


京公网安备11010802046387号