據(jù)中國國防科技信息網報道，位于美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)正將數(shù)以千計的3D打印設備安置在學校中，為未來設計者和工程師提供經驗和技術。同時，橡樹嶺國家實驗室正在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。

　　增材制造已抓住工業(yè)界的想象力，但就在某個零件首次出現(xiàn)在發(fā)動機內部時，增材制造技術的可能性才剛剛得以實現(xiàn)。3D打印使新材料和優(yōu)化設計成為可能，隨著研究人員對這些新材料和設計進行試驗，制造業(yè)變革的潛在規(guī)模正在逐步明朗。

　　歐洲宇航防務集團(EADS)創(chuàng)新工廠和EOS是一家在直接金屬激光燒結領域的領先者，其已在空客A320飛機上用增材制造的鈦零件取代鑄鋼的機艙鉸鏈支架，將金屬優(yōu)化放置在承重的地方，削減了75%的原材料消耗量，每個安裝坐墊片節(jié)省了10千克，減少了生產、運行和壽命周期結束中的能源使用和廢氣排放量。

　　目前面臨的挑戰(zhàn)是超越當前的材料和設計。為此，位于美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)正將數(shù)以千計的3D打印設備安置在學校中，為未來設計者和工程師提供經驗和技術。該實驗室已幫助當?shù)馗咧虚_展首個機器人競賽——包括建造首個全增材制造的機器人。年初，ORNL已在學校安置了250臺設備，實驗室計劃2014年安置3000臺設備，接下來是4000臺，最終達到28000臺，這樣在首個機器人競賽中的每個高中都有一臺設備。

　　尋求超越消費設備，橡樹嶺國家實驗室正在推動增材制造在可打印的材料、部件的復雜性和規(guī)模方面的能力。該實驗室尚未完成或許是目前最復雜的全增材設計：為海軍研究辦公室設計的一款具有兩只手臂、中等浮力的水下機器人。液壓和布線通道、氣缸和活塞凸輪驅動關節(jié)所有這些都集成在打印的金屬手臂內部。沒有外部的管道或電線。拉烏稱，“我們正在推動增材制造和機器人技術的結合。”

　　同時，橡樹嶺國家實驗室正在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Chad Duty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(xiàn)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。

　　拉烏稱，采用3D打印的大型零件可能會出現(xiàn)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(xiàn)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。

　　橡樹嶺國家實驗室先進制造項目主任克雷格·布魯表示，“我們與設備制造商合作，因為OEMs在其整個供應基地中想要這種技術。”