【原创资讯】全球首个3D打印FRP人行天桥引领圆形复合材料发展
在建设现代城市基础设施时，人们越来越多地采用纤维增强塑料（FRP）复合材料作为结构材料。荷兰3家公司DSM、Royal HaskoningDHV和CEAD通过合作开发出全球首个使用再生塑料3D打印的人行天桥，这也成功使得圆形FRP复合材料在荷兰鹿特丹市得以展示。
FRP复合材料具有悠久的历史悠久，并已在航空航天、国防和海洋工业中得以广泛使用。在过去的30年中，由于FRP复合材料所具有的众多优势，它们的应用已逐渐扩展到各个工业领域，例如运输、能源生产和建筑。
与传统的建筑材料（例如木材、钢材和混凝土）相比，FRP复合材料具有更好的耐腐蚀和耐候性、重量轻、强度高、尺寸稳定性好，同时需要较少的维护。得益于改进的设计灵活性、运输和安装的便利性以及复合材料制成的民用基础设施的长期耐用性，建筑行业有可能成为未来FRP复合材料的最大市场。
荷兰创新公司创建3D打印的FRP人行天桥
由于聚合物基体和增强纤维的固有异质性，FRP复合材料的可回收性差。这些材料通常作为发电燃料向下游循环利用，而很少对诸如增强纤维之类的材料进行回收再利用。目前FRP正在经历从“制造-处置”方法（将材料在使用期结束时提取，制造为产品并丢弃）转变为更具可持续性的循环经济模式。循环方法旨在尽可能长时间地使用资源，从中获取最大价值，并且需要开发创新的制造方法和报废处理方法。
位于先进工程和材料技术领域最前沿的三家荷兰公司携手突破性发展，彻底改变了桥梁的建造和设计。DSM、Royal HaskoningDHV和CEAD使用圆形复合材料设计了首个轻型3D打印FRP人行天桥原型。
这座创新的人行天桥将安装在鹿特丹的Kralingse Bos公园内，并采用玻璃填充的热塑性材料，该材料在3D打印过程中结合了连续的玻璃纤维。先进材料和制造方法的独特结合确保了最终结构的高强度和极端多功能性以及可持续性。
尽管复合材料桥和人行道的想法并不是什么新主意，而且到目前为止，在北美、欧洲和中国已经建造和安装了数百座复合材料桥，但它们都是使用传统的塑料成型方法制造的。此次采用增材制造方法，开辟了重新利用建筑材料并将其以高价值形式带入经济的可能性。
产业合作促进可持续制造业
作为一家以科学为基础的全球性公司，DSM在可持续生活和工程材料等广泛领域开展业务，在增材制造领域保持着重要的地位。该公司与整个3D打印价值链中的合作伙伴合作，旨在扩大其增材制造产品的功能。
在2019年5月，帝斯曼（DSM）与荷兰大型3D打印机供应商CEAD合作，专门从事基于FRP的增材制造技术，以开发与融合颗粒制造方法兼容的新材料、工具和最终用途应用。
同时，DSM和位于荷兰阿默斯福特的全球工程和项目管理公司Royal HaskoningDHV联合开发了用于增材制造应用程序的工作流程软件，使制造商能够优化材料选择、3D打印性能、设计拓扑以及许多其他方面其他因素。
圆形复合人行桥作为先进技术的演示者
在最新的联合项目中，这三个工业合作伙伴结合了他们的技术知识，创建了首个圆形复合人行天桥。通过使用DSM的Arnite复合材料、可回收的玻璃填充热塑性聚酯，以及CEAD专有的连续纤维增材制造（CFAM）工艺，可以制造出具有增强机械强度和热稳定性、与注塑成型的零件相当的高填充复合材料零件。
创新的3D打印过程在CEAD的旗舰大幅面3D打印机CFAM Prime中进行，打印量为4x2x1.5 m，可以处理大型和复杂的零件。机器人3D打印机的挤出机可处理最高温度为400°C的几乎所有现有热塑性塑料。它结合了颗粒的挤出和预浸渍的连续纤维长丝，以打印高性能FRP组件。
由皇家HaskoningDHV开发的人行桥本身的设计，通过将大型零件组装成桥，并优化了工艺和玻璃钢复合材料的使用量，大大降低了成本并缩短了施工时间。设计人员还在桥中设计传感器，以帮助优化桥的维护并延长其使用寿命。
最重要的是，新颖的3D打印方法有助于以最少的材料浪费提供可持续的施工方法。所有的桥式组件都可以通过磨碎（粒化）而在其使用寿命结束时回收。所得的圆形FRP复合材料可以重复使用。