首次完成太空3D打印，加速復合材料的應(yīng)用
2020年5月5日18時0分，長征五號B搭載新一代載人飛船試驗船和柔性充氣式貨物返回艙試驗艙，從文昌航天發(fā)射場點火升空，我國載人飛船試驗又向前邁進了一大步。據(jù)悉，新一代載人飛船試驗船此次搭載了一臺我國自主研制的“復合材料空間3D打印系統(tǒng)”，這是我國首次太空3D打印實驗，也是國際上第一次在太空中開展連續(xù)纖維增強復合材料的3D打印實驗。
大家都知道，3D打印產(chǎn)品的呈現(xiàn)，既離不開3D打印技術(shù)、系統(tǒng)，也離不開3D打印材料。其實，隨著3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和3D材料種類的日益豐富，全球3D打印材料行業(yè)發(fā)展迅猛。2018年，全球3D打印材料行業(yè)市場規(guī)模就達到32.27億美元，同比增長20%。
通常來講，3D打印材料類型可以從不同方面進行分類。根據(jù)化學性能，3D打印材料可分為復合材料、金屬材料、陶瓷材料、聚合物材料；根據(jù)物理狀態(tài)，3D打印材料可分為絲狀材料、液體材料、粉末材料、薄片材料。從中國3D打印材料類型來看，鈦合金、PLA、尼龍這幾種材料占比相對較高，緊隨其后的是鋁合金、不銹鋼，樹脂和其他材料占比較低。
有分析人士認為，在2016 - 2121年期間，連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料市場將保持快速增長，復合增長率為4.38%。連續(xù)纖維增強復合材料作為一種十分重要的3D打印材料，其在3D打印汽車、航空、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域潛藏的應(yīng)用空間十分巨大。碳纖維作為一種新興復合材料，其在3D打印材料體統(tǒng)中所占有的位置難以替代。由于碳纖維具有高強度、耐高溫、耐腐蝕等特點，近年來也漸漸成為科學界研究的新寵。碳纖維的引入，在一定程度上提高了打印件的剛性強度，且結(jié)晶度更加均勻，這使其能夠較好的適應(yīng)3D打印產(chǎn)品智造的需求。
目前，科學界已有不少研究人員通過加入碳纖維來獲得新的3D復合打印材料的科研成果。例如，中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心研究團隊對自主研發(fā)的碳纖維PEEK復合材料進行3D打印工藝的系統(tǒng)研究獲得成功。
可以預見的是，隨著3D打印商用步伐的不斷加快，3D打印材料、設(shè)備的市場需求將迅速增長。基于3D打印技術(shù)的顯著優(yōu)勢和巨大應(yīng)用潛力，3D打印上下游產(chǎn)業(yè)將進入加速發(fā)展期，新材料、新技術(shù)、新應(yīng)用業(yè)態(tài)出現(xiàn)也將重塑整個3D打印市場格局。
正如登山一樣，意志堅定、步履不停方能克服一切艱難險阻，登上頂峰，欣賞到綺麗壯美的風景。在登上3D打印這座科學高峰的途中，各國科學家都需要保持耐力和決心。經(jīng)過艱苦卓絕的探索和嘗試之后，相信更多具有突破性和典型性的3D打印成果將展現(xiàn)于世人面前。
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