3D打印超音速飞机的核心难点 竟然被他们搞定了

相比于其他材料，3D打印陶瓷依然是一种比较稀有的材料。因为它本身具有一定局限性，一般需要通过烧结粉末材料来打印，会出现多孔渗透的情况，相对较弱的终端产品耐热性也比较低。这大大限制了可打印物体的大小和形状；迄今为止，3D打印的陶瓷器数量有限，而且体积都不大，基本上都是一些装饰物品或餐具。

不过，得益于波音和通用汽车控股的HRL实验室的资深化学工程师Zak Eckel和资深化学师Chaoyin Zhou博士开发了一款陶瓷树脂，可以通过立体平版印刷打印。实际上，该公司称之为“预陶瓷”树脂，其打印效果像是个普通的塑料树脂，然后再高温窑烧，变成一个高密度陶瓷。最终成品要比其他3D打印的陶瓷硬度强十倍，而且几乎没有气孔，同时能够承受超过 1700°C的高温。

“我们全新的3D打印流程，充分利用了很多碳氧化硅陶瓷的优良性能，比如高硬度，高强度，耐高温，以及抗磨损和抗腐蚀，等等。”项目经理Tobias Schaedler博士说道。

在新材料首次测试之前，碳化硅陶瓷还从来没有用3D打印的方式实现。HRL公司相信，通过改变树脂结构，这种材料能够改变制造多种类型的陶瓷。新树脂材料对一些行业将产生显著影响，应用范围也十分广泛，比如航空航天，电子行业，等等。

Tobias Schaedler博士

传统陶瓷已经在航空航天制造领域使用了很长时间了，他们是非常理想的材料——重量轻，强度高，耐热性好。而这款新式的3D打印陶瓷将用于喷气式飞机引擎，甚至是整个喷气式飞机的机身。这将有助于超音速飞机的制造（如果用超音速飞机的话，未来从美国飞到日本可能只需要短短几个小时就可以了）。

“如果飞机飞得太快，比如在大气层里以十倍音速飞行，那么由于空气摩擦，任何飞机机身都会变热，”Schaedler博士说道，“如果人们想要制造超音速飞机，那么就需要使用陶瓷来制造整体外壳。”

该材料也可以通过自动传输高分子光敏聚合物波导原型制造，这款原型设备同样由HRL公司在2011年开发出的，是世界上最轻的结构材料。整个流程可以说速度非常快，制造零部件也就是几秒或几分钟时间。不过，3D打印却能支持更加灵活的几何设计，这也是目前为止其他陶瓷制造工艺所无法比拟的。传统陶瓷制造也有一些优势，包括强度，耐热性，等等，但是那些技术依然难以加工或铸造，而且在大小和形状上受到限制。就像我们见过的其他材料（比如金属），3D打印陶瓷可以制造出任何形状和尺寸的产品，这就是为什么它们在航空领域里有如此大潜力的原因。

除了制造大型喷气式飞机引擎，HRL预计，陶瓷树脂也可以用于一些微型复杂应用，比如微电子机械系统和电子器件封装等。

HRL在《科学》杂志上发表了相关研究论文，你可以点此链接了解更多内容，此外，他们也在寻找商业合作伙伴，感兴趣的话，可通过电子邮件 innovation@hrl.com和他们进行联系。

via 3dprint.com

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