據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道，近日橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratories，ORNL）正與洛克希德·馬丁公司及至少一家其他商業(yè)合作伙伴（領(lǐng)先的3D打印公司Stratasys很可能參與其中）合作開(kāi)發(fā)更大尺寸零件的3D打印技術(shù)以用于航空航天領(lǐng)域，據(jù)《Aviation Week & Space Technology》報(bào)道，這種技術(shù)的3D打印尺寸可達(dá)60至100英尺（約18—30米）！他們最終的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是要能夠打印結(jié)構(gòu)部件，比如大型無(wú)人駕駛飛機(jī)的機(jī)翼等。 

    橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是世界上最大的科學(xué)和能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，隸屬美國(guó)能源部，該實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常與商業(yè)企業(yè)合作開(kāi)發(fā)應(yīng)用技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)室擁有一流的材料科學(xué)技術(shù)，而材料是提高工業(yè)級(jí)3D打印技術(shù)打印尺寸的關(guān)鍵。

    碳纖維增強(qiáng)塑料：“巨型”3D打印的關(guān)鍵

    3D打印技術(shù)經(jīng)常面對(duì)的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是，大型3D打印零部件容易產(chǎn)生曲翹，因?yàn)橥晃矬w不同厚度的區(qū)域降溫速率不同。要知道，3D打印的核心是使用各種手段（包括激光、電子束等）加熱熔融材料，然后逐層構(gòu)建打印對(duì)象。 

    所以，要想3D打印更大尺寸、并具有良好性能的零部件，首先要在3D打印材料的配方上取得突破?，F(xiàn)在據(jù)說(shuō)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在這方面取得很大進(jìn)展。 

    該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種工藝來(lái)生產(chǎn)直徑小于500納米的碳纖維。這些纖維非常微小，它們可以摻入到熱塑性材料中。傳統(tǒng)的短切碳纖維直徑一般為5?7微米，相對(duì)于FDM技術(shù)3D打印機(jī)所用的0.25英寸直徑熱塑性長(zhǎng)絲而言實(shí)在是太粗了。（FDM即熔融沉積造型技術(shù)，是Stratasys公司擁有的兩個(gè)主要3D打印技術(shù)之一。） 

    據(jù)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化、機(jī)器人、制造技術(shù)負(fù)責(zé)人Lonnie Love稱，在熱塑性原料加入13％短切碳纖維可以有效增加其剛度和強(qiáng)度，并防止零件在冷卻后產(chǎn)生翹曲。這種方法制造的材料強(qiáng)度據(jù)說(shuō)可與6000系列鋁合金材料相比。 

    而6000系列鋁合金材料主要是鋁與鎂和硅的合金，強(qiáng)度較高，并在制造業(yè)常用，因?yàn)樗苋菀准庸?，不過(guò)它的強(qiáng)度還是不如用于航空航天領(lǐng)域的7000系列鋁合金。

    企業(yè)合作伙伴：Stratasys公司（可能）和洛克希德馬丁公司

    在《Aviation Week & Space Technology》的文章中，并沒(méi)有提及與橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和洛克希德·馬丁公司合作開(kāi)發(fā)可打印巨大的碳纖維增強(qiáng)塑料部件3D打印機(jī)原型的到底是哪家公司。 

    不過(guò)在天工社看來(lái)，Stratasys公司幾乎肯定參與了這個(gè)項(xiàng)目。因?yàn)樵缭?012年6月Stratasys公司就宣布與橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作開(kāi)發(fā)FDM增強(qiáng)塑料。 

    至于洛克希德·馬丁公司的參與可能就不那么令人矚目了。航空航天企業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)非常熱衷，這主要是由于成本、重量和設(shè)計(jì)因素。關(guān)鍵的航空航天材料都非常昂貴。因此，任何可以節(jié)省材料成本、減輕產(chǎn)品重量的方法那些航空航天企業(yè)都非常歡迎。而且3D打印給了設(shè)計(jì)師很大的自由度使其產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再受到傳統(tǒng)制造技術(shù)的限制。

    可以制造巨大承重部位，如無(wú)人駕駛飛機(jī)的機(jī)翼的3D打印機(jī)，這樣的設(shè)備一旦出現(xiàn)，將徹底改變制造業(yè)的游戲規(guī)則，并會(huì)引起整個(gè)供應(yīng)鏈的連鎖反應(yīng)。