摩托車，自行車及跑車制造商KTM是3D打印技術(shù)的應(yīng)用者，KTM 通過旗下KTM 科技（KTM Technologies）開展3D打印相關(guān)的研發(fā)工作。KTM 科技致力于新工藝的認(rèn)證和基準(zhǔn)測(cè)試，他們開展的最新一項(xiàng)3D打印研究是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與3D打印技術(shù)在制造輕量化零部件領(lǐng)域的應(yīng)用。

KTM 科技對(duì)幾種不同碳纖維、玻璃纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行了研究，根據(jù)產(chǎn)品來設(shè)置特定的3D打印參數(shù)，評(píng)估合理的后處理方法。KTM 科技最新的一個(gè)研究案例是3D打印輕量化摩托車制動(dòng)桿，在研究過程中，團(tuán)隊(duì)使用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)進(jìn)行了制動(dòng)桿的重新設(shè)計(jì)，并使用連續(xù)纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）復(fù)合材料以及3D打印技術(shù)制造制動(dòng)桿。

 替代金屬

KTM 科技的主要工作是開展復(fù)合材料的應(yīng)用，該公司起源于2007年，當(dāng)時(shí)KTM Sportmotorcycle 決定實(shí)現(xiàn) CFRP跑車的小批量生產(chǎn)，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，KTM 組建了一支經(jīng)驗(yàn)豐富的輕型和碳復(fù)合材料工程師團(tuán)隊(duì)。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，此后通過建立復(fù)合實(shí)驗(yàn)室以及內(nèi)部3D打印/增材制造系統(tǒng)的投入使用，KTM 科技進(jìn)一步增強(qiáng)了在復(fù)合材料應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。

KTM 集團(tuán)安裝了多種3D打印設(shè)備，包括選區(qū)激光熔融、選區(qū)激光燒結(jié)、多射流熔融，以及熱熔長絲擠出、光固化設(shè)備。

復(fù)合材料技術(shù)與3D打印/增材制造工藝，使KTM 能夠開發(fā)一些具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的聚合物零件，這些零件可承受標(biāo)準(zhǔn)載荷情況。KTM 的技術(shù)解決方案是使用負(fù)載路徑定向連續(xù)纖維增強(qiáng)塑料，從而使3D打印復(fù)合材料零件實(shí)現(xiàn)裝載情況。

KTM 科技通過3D打印制動(dòng)桿的研究，驗(yàn)證了3D打印和纖維增強(qiáng)材料在輕量化部件制造中的潛力。KTM 開發(fā)的3D打印摩托車長形制動(dòng)桿，與ISO 8710標(biāo)準(zhǔn)的鋁合金（AlSi10Mg ）3D打印制動(dòng)桿相比，重量進(jìn)一步減輕了40％。

3D科學(xué)谷了解到，在開展此研究的第一階段，KTM 科技根據(jù)所需的技術(shù)規(guī)范研究可能使用的材料。接下來是進(jìn)行設(shè)計(jì)，KTM 科技使用了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，目標(biāo)是獲得最大剛度，并使所需的制造材料減少35%。通過這一方式，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出3D打印制動(dòng)桿的第一個(gè)概念原型以及隨后的晶格結(jié)構(gòu)表征。

在第二階段，KTM 科技對(duì)制動(dòng)桿數(shù)字設(shè)計(jì)模型的性能進(jìn)行仿真模擬，然后選擇合適的制造技術(shù)和材料。在第三階段中，KTM 科技的團(tuán)隊(duì)通過合作伙伴制造零件的原型，并根據(jù)原型進(jìn)行設(shè)計(jì)迭代。

在第四階段，團(tuán)隊(duì)需要根據(jù)幾種不同3D打印技術(shù)和材料制造的制動(dòng)桿原型，考慮隨后的材料復(fù)合雜交以及不同打印材料的可打印性。KTM 使用的材料包括PA 復(fù)合材料。

KTM 表示，通過纖維增強(qiáng)復(fù)合材料開發(fā)的3D打印制動(dòng)桿滿足了初始要求, 3D打印制動(dòng)桿輕量化系數(shù)提高了40%，滿足ISO 8710要求。KTM 通過輕量化3D打印制動(dòng)桿的研究，對(duì)復(fù)合材料3D打印工藝進(jìn)行了進(jìn)一步驗(yàn)證，證明纖維增強(qiáng)3D打印零部件可以像金屬部件一樣堅(jiān)固耐用，并且成本和重量更低。