亚麻与大麻纤维成为3D打印生物复合材料新选项

打印派   2026-06-03 09:19:06

当业界谈论复合材料3D打印时,通常指的是嵌入碳纤维或玻璃纤维的热塑性材料。但欧洲亚麻-大麻联盟近期梳理的一系列技术进展表明,亚麻和大麻等天然有机纤维正在成为先进复合材料制造中不可忽视的增强选项,并在增材制造领域找到了多条落地路径。

推动这一趋势的关键技术之一是无芯纤维缠绕。这种机器人制造工艺将浸渍树脂的亚麻纤维缠绕为三维结构,无需模具或模板即可创建大规模、结构优化的复杂几何体。在埃因霍温理工大学FIBRAS项目框架下,研究人员正使用商业化亚麻粗纱增强材料探索无芯缠绕技术,开发兼具强度、轻量化和资源效率的大型建筑网格结构。

另一项值得关注的技术名为“Con[knit]uous Rubble”,由斯图加特大学ICD/ITKE研究所开发并获得亚麻纺纱企业Safilin的支持。该工艺采用连续圆编技术,将未经处理的建筑废料包裹在无缝亚麻纤维结构中,可在无粘合剂或砂浆的情况下建造拱门和立柱等自支撑建筑结构。尽管严格意义上不属于增材制造范畴,但其对天然纤维结构性能的探索方向与生物复合材料的整体演进高度协同。

在增材制造的直接应用层面,连续亚麻纤维增强打印已取得初步成效。该工艺将亚麻纱线与PLA等热塑性塑料共挤出,所制复合零件在性能上据称已可与传统复合部件媲美。另一方面,复合型亚麻纤维线材也在利用传统挤出平台实现生物复合材料零件的生产。

法国设计师Alyssa Cartaut是将这类3D打印复合材料付诸实践的创新者之一。在其近期The Cushion Issue系列中,鞋跟和内底等组件均采用欧洲亚麻纤维增强的PLA线材打印而成,为树脂或塑料等传统材料提供了生物基替代方案。“注入亚麻的PLA线材让我能设计出精确而柔韧的形态,同时限制生产对环境的影响。”这位设计师表示。

在南布列塔尼大学杜皮伊·德·洛姆研究所,Antoine le Duigou教授则正从4D打印角度探索这些天然纤维复合材料的潜力,研究其如何被用于构建对热或湿度等刺激作出响应的结构。

“欧洲亚麻和大麻正在重新定义生物复合材料制造的可能性,远远超越了传统铺层工艺,进入纤维缠绕、预浸料系统和增材制造等高度自动化的工艺领域。”欧洲亚麻-大麻联盟的Bruno Pech表示,“这些创新正在解锁新的精度水平、设计自由度和性能表现,证明天然纤维已为最先进的工业应用做好了准备。”


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