當(dāng)談到飛機(jī)制造和高性能的汽車，有兩家公司可能會(huì)脫穎而出：百年企業(yè)波音(Boeing)——固定翼飛機(jī)，火箭和衛(wèi)星的設(shè)計(jì)和制造商;有60年歷史的蓮花(Lotus)——跑車和F1賽車制造商，一直在做自己最擅長(zhǎng)的領(lǐng)域。這兩家公司一個(gè)在天上飛，一個(gè)在地上跑，好像沒(méi)什么關(guān)系。

但是如果您認(rèn)為這兩家公司真的沒(méi)有什么交集，那您就錯(cuò)了。從2005年以來(lái)，這兩家公司就開(kāi)始攜手合作，試圖通過(guò)3D打印(增材制造)技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出更強(qiáng)、更有用的零部件。不久前，兩家公司還共同申請(qǐng)了一項(xiàng)技術(shù)專利(正在申請(qǐng)中)，該技術(shù)可以解決3D打印制造過(guò)程中出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。

大部分人可能都知道，3D打印機(jī)根據(jù)其所采用技術(shù)的不同而有所區(qū)別。基于FDM技術(shù)的3D打印機(jī)主要是通過(guò)融化塑料或類似的材料，逐層堆積形成打印對(duì)象;選擇性激光燒結(jié)(SLS)技術(shù)則是通過(guò)激光融化、燒結(jié)固體粉末來(lái)打印對(duì)象。

波音和蓮花一直在使用SLS技術(shù)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)最終部件。據(jù)天工.社了解，一般而言，3D打印逐層進(jìn)行的特點(diǎn)，往往會(huì)導(dǎo)致打印對(duì)象層與層之間的連接不牢固，尤其是當(dāng)使用的打印材料為非金屬時(shí)，這種現(xiàn)象尤為明顯。對(duì)于普通的3D打印愛(ài)好者而言，這一現(xiàn)象可以忽略不計(jì)。但是，當(dāng)您用它制造飛機(jī)和時(shí)速高達(dá)200英里每小時(shí)的賽車時(shí)，這就是一個(gè)致命的缺陷了。

目前在激光燒結(jié)過(guò)程中用來(lái)彌補(bǔ)該缺陷、強(qiáng)化3D打印對(duì)象的一個(gè)方法是，把碳纖維或玻璃材料的細(xì)顆粒摻進(jìn)打印的各層。但是，其強(qiáng)度還是比不上使用傳統(tǒng)方法制造的零部件。波音公司和蓮花最新申請(qǐng)的專利技術(shù)就可以解決這一問(wèn)題。

SLS 3D打印機(jī)的工作方式是先鋪上薄薄一層粉末，然后用激光燒灼它。 這意味著，加強(qiáng)材料(碳纖維)的股線方向大致相同，因此它只能在單一方向上產(chǎn)生 強(qiáng)化效果。也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)碳纖維強(qiáng)化的完整3D打印零部件只是在一個(gè)方向上強(qiáng)度比較高。而在平行于打印平面的方向上，經(jīng)過(guò)碳纖維強(qiáng)化的3D打印件強(qiáng)度則比普通的3D打印件強(qiáng)不了多少。

加固材料的不同顆粒尺寸和分布

于是工程師們就想出了一種方法。他們發(fā)現(xiàn)，如果在原有的碳纖維顆粒中再摻入一組更小和形狀隨機(jī)的碳纖維顆粒，將會(huì)顯著提升3D打印對(duì)象的強(qiáng)度。為了確定這些顆粒的大小以及隨機(jī)分布程度與打印強(qiáng)度的關(guān)系，工程師們又進(jìn)行了一系列的研究。

最終，工程師們找到了使碳纖維(或其它增強(qiáng)材料)的隨機(jī)小尺寸的顆粒導(dǎo)向不同方向的方法。使得用碳纖維增強(qiáng)的3D打印聚合物零部件，在所有方向上的強(qiáng)度都變得更高。