随着当今对轻量化的关注，对由复合材料制成的中空部件（例如管道、燃料箱、心轴和火箭护罩）的需求比以往任何时候都高。根据 Stratview Research 最近的一份报告，仅航空航天和国防领域的复合管道市场预计到 2024 年将达到 8.647 亿美元。
ExOne 的 3D 打印冲洗工具上的灯丝缠绕。然而，制造具有中空特征的复合材料零件历来是一项耗时且昂贵的工作。几十年来，需要牺牲工具来创建复合材料叠层（手动放置在工具上）、标准预浸方法或纤维缠绕的核心形式。然后在高压和高温下对叠层中覆盖的工具进行高压灭菌，以形成最终的刚性
为叠层创建核心工具一直是一个涉及模具和其他劳动密集型方法的多步骤过程。更重要的是，在最终复合部件完成后移除牺牲工具并不总是那么容易。如今，该过程通常涉及热溶剂、清洁剂、会放气的工具，有时还需要使用老式凿子从最终零件中取出工具。
大学Texas at Austin Racing 在其 2019 年赛车的发动机进气歧管中使用了 ExOne 冲洗心轴。几年前，ExOne 的研发团队（专注于沙子、金属和其他粉末的粘合剂喷射 3D 打印）发现并开发了一种易于使用的新方法：用自来水清洗的 3D 打印工具。
这种方法现在被 being 成功地用于为 Sikorsky Aircraft Corp.、Lockheed Martin 公司和其他航空航天和汽车公司（包括那些参加竞技比赛的公司）制造碳纤维和玻璃纤维增强复合材料。例如，ExOne 为德克萨斯大学奥斯汀分校的赛车队提供了用于发动机进气歧管的冲洗心轴。 ExOne 徽标显示在汽车尾翼的一侧。
在另一个示例中，Royal Engineered Composites 为 Sikorsky 制造用于其重型直升机的空气管道。这些 CH-35K 直升机需要始终如一地运行并支撑重型设备的重量。 ExOne 冲刷工具为 Royal Engineered Composites 为这些飞机开发的空气管道提供了核心/心轴。其中两架 CH-35K 直升机已经交付给海军陆战队进行后勤演示。
从 ExOne 的 3D 打印牺牲或冲洗工具创建的最终复合心轴。选择性结合
粘合剂喷射 3D 打印是一种在粉末床中构建物体的方法，通过喷墨打印头阵列使用粘合剂选择性地粘合薄层颗粒。2013 年，我们的团队首次发现它可以使用专有溶剂粘合硅砂或陶瓷砂颗粒在 180°C (356°F) 时仍保持水溶性。
我们的团队一直致力于为多种材料开发新的粘合剂，包括金属、矿物等。我们知道我们可以开发水溶性粘合剂，但是什么应用可以从 3D 打印最终可以被冲走的固体部件中受益？我们具有航空航天经验的工程师很清楚看看它对复合材料行业的潜在价值。
在 3D 打印砂工具后，我们用专有的喷雾对其进行涂层，为复合材料叠层提供光滑、不可渗透的表面，并在最终清洗过程中溶解。或者，该部件可以用特氟龙胶带包裹起来，以便在冲走芯后轻松展开。
我们还发现了其他重要的好处。在高压灭菌过程中，处理热膨胀一直是一个挑战。在创建尺寸准确的最终零件时，必须考虑这种膨胀。热膨胀尤其会挑战某些几何形状和形式。
3D -用于 ExOne 复合叠层的打印牺牲工具。但是，打印工具的独特之处在于膨胀是由您正在打印的介质或粉末驱动的。这意味着它可以通过简单地更换粉末来改变和控制。例如，当使用硅砂打印时，热膨胀系数 (CTE) 为 20 ppm/°C (11 ppm/°F)，这对某些材料来说是有意义的。在其他情况下，您可能需要较低的 CTE，在这种情况下，您将使用热膨胀接近 3 ppm/°C (2 ppm/°F) 的陶瓷砂打印。这最大限度地减少了高压灭菌过程中的变形和其他挑战。与其他增材制造材料不同，热膨胀也是各向同性的——在所有三个方向上均等地膨胀——从而产生高质量、可预测的结果。
低变形，易于清洗
综合考虑, ExOne 的低失真和易于清洗的工艺允许创建以前无法制造的创新设计和几何形状。例如，我们有客户创造新的和更长的心轴零件，甚至是具有独特集成硬件功能的工具。
总体而言，使用粘合剂喷射 3D 打印制造冲洗工具的过程快速且经济实惠，几乎不用担心零件变形。我们的客户称赞清洗快速而完整。
使用 3D 打印的牺牲工具创建的空心复合纤维部件，可清洗用自来水冲掉。
此外，我们的 3D 打印冲洗工具工艺是可持续的，几乎没有浪费：所有冲洗掉的沙子都可以回收并重新用于未来的打印周期。
