ORNL發明真空輔助擠壓技術，通過降低孔隙率實現更堅固的大幅面3D打印
時間：2025-05-09 13:42 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年5月8日，來自橡樹嶺國家實驗室 (ORNL) 的研究人員發明了一種真空輔助擠壓技術，可將大型 3D 打印聚合物部件的內部孔隙率降低高達 75%。該方法解決了大幅面增材制造 (LFAM) 的一個重大限制：即內部孔隙會影響打印部件的結構完整性。
真空輔助擠壓技術在大規模增材制造中被廣泛應用，以減少打印部件的孔隙率。圖片來源：Vipin Kumar/ORNL，美國能源部
相關研究以題為“Vacuum-assisted extrusion toreduce internal porosity in large-format additive manufacturing”的論文發表在《Additive Manufacturing》期刊上。
大幅面增材制造（LFAM）技術能夠直接打印用于航空航天、汽車和國防工具的米級結構。然而，由于內部孔隙率（或稱空隙）會削弱打印部件的強度，LFAM 的廣泛應用受到了阻礙。降低孔隙率是提高強度、耐用性和整體性能的關鍵。
ORNL的研究人員采用了一種新穎的真空輔助擠壓方法來解決這一挑戰：在擠出過程中集成一個真空料斗，以去除滯留的氣體，并最大限度地減少纖維增強材料中的空隙形成。這些材料因其高剛度和低熱膨脹性而被廣泛應用于LFAM，但通常會受到珠內孔隙率的影響，從而限制零件質量。
測試結果表明，無論纖維含量如何變化，新系統都能夠通過調控各種加工參數、水分含量、纖維增強材料和打印平臺下將成形孔隙率降低到2%以下。具體來說，在大型擠出機上打印時，與傳統的非真空擠出相比，真空輔助擠出可將內部孔隙率降低 35% 至 75%，并且僅影響長度> 2 微米的孔隙。ORNL的Vipin Kumar表示：“利用這項創新技術，我們不僅解決了大規模聚合物打印中孔隙率這一關鍵問題，還為制造更堅固的復合材料鋪平了道路。這對LFAM行業來說是一個重大的飛躍。”
雖然目前的方法是為批量處理而設計的，但ORNL 已經開發出一種正在申請專利的連續真空料斗，未來有望在商業系統上實現大規模 3D 打印。這一進展代表著在克服大規模3D打印面臨的關鍵技術挑戰之一方面取得了重大進展。通過解決孔隙率問題，真空輔助擠壓技術可以幫助提高工業應用中大型打印部件的強度、耐用性和性能。
(責任編輯：admin)
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