作為增材制造的一類前沿性技術的3D打印技術，從2012年開始業(yè)界就掀起一陣研發(fā)及應用潮流。其強大的市場發(fā)展前景及神奇的技術特性，不僅讓許多民間及私營企業(yè)加快應用性研發(fā)之外，也讓國家為首的研究計劃也正在不斷出爐，其中，美國在3D打印技術的研發(fā)與應用上一直遙遙領先，近日，美國又正致力于研發(fā)增強型塑料3D打印技術。

    位于美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)正與增材制造設備供應商如Arcam公司合作，將增材制造技術擴大至新的金屬和更大零件的制造中，包括鉻鎳鐵合金718的激光燒結，該材料是一種用于渦輪葉片中的耐高溫合金。但一些最令人興奮的工作涉及到增強型塑料的打印。

    目前的3D打印聚合物零件強度較低，可用于管道但并非承力部件。該實驗室目前已經開發(fā)出一種方式，將增強型碳纖維注入原材料中，打印可承力的零件。

    采用常規(guī)方法切削的碳纖維厚度為5-7微米，難以擠入被送入熔融沉積成形(FDM)設備中的0.25英寸直徑的熱塑性長絲。橡樹嶺國家實驗室已經開發(fā)出一種生產直徑小于500毫微米纖維的方法。沉積科學和技術小組領導者ChadDuty稱，這些納米纖維被切削得足夠小，能夠混入FDM原材料中，但卻有足夠高的長度直徑比率，以達到相輔相成的效果。與6000系列鋁材料優(yōu)勢相當是可能的。

    將增強型纖維注入原材料中是實現航空航天大型零件—60-100英尺零件3D打印的關鍵。橡樹嶺國家實驗室呼吁這種增材制造采用廣泛區(qū)域合作，并已經與洛克希德。馬丁公司和一家設備制造商開發(fā)此能力，最初生產低成本磨具，但最終要打印結構，如大型無人機的機翼。

    采用3D打印的大型零件可能會出現變形，因為有些區(qū)域因冷卻率不同導致厚度不同，這是增材制造面臨的核心技術挑戰(zhàn)。將13%切削的碳纖維添加到熱塑性顆粒原料，其強度可提高2倍，剛性可提高4倍，并能阻止材料冷卻時零件的變形。

    橡樹嶺國家實驗室的下一步工作是，與設備供應商合作建造一個獨立的設備原型，可實現塑料零件打印，把零件加工成最終形狀，并對其碳纖維束架構進行重新包裹，以生產大型結構組件。

    3D打印技術作為對未來社會的發(fā)展有著重要影響力的新興技術，雖然目前在應用和技術條件上受到一些因素的制約，但是相信隨著社會和技術的進步，以及研究人員對3D打印技術的不斷完善，3D打印產業(yè)終將會形成強大的市場規(guī)模，更好地在各領域嫌棄新的應用熱潮。