随着物联网和智能制造的兴起，智能结构得到广泛的关注和迅猛的发展。智能结构顾名思义，集结构和传感于一体，能够感知被测物体的信息和状态，将物理量转化为可测量的电信号。
3D打印技术是一种增材制造技术，在制造复杂结构件和定制化生产方面具有广阔的应用前景。熔融堆积成型（FDM）是一种典型的基于熔融热塑性材料连续层堆积成型的3D打印方法，广泛应用于医疗、汽车、航空航天、石油天然气等行业。
中国科学院太空制造技术实验室研究团队（CAS-Key Laboratory of Space Manufacturing Technology，SMT）最近在ACS Applied Materials & Interfaces(2020, 12, 3, 3928-3935)上发表了一种通过激光诱导石墨烯技术在聚醚醚酮（PEEK）3D打印件表面引入导电传感电路的方法，用于制造智能结构件。
研究团队利用了前期聚醚醚酮（PEEK）材料3D打印的基础 (Polymers,2019,11,656)。运用远铸智能 (INTAMSYS) FUNMAT HT打印的PEEK结构件通过10.6 μm波长的CO2激光加工后，得到了具备导电和传感双重功能的PEEK基激光诱导石墨烯(PEEK-LIG，Laser Induced Graphene)。通过进一步处理，得到智能结构件（图1）。该智能结构件可在多种场景中应用，具备优异的力学性能，高灵敏度，高稳定性等优点，其制备方式简单且成本较低。
图1 PEEK-LIG智能结构的构建方法和测试表征
相应的力学性能测试表明，通过该方法制备的PEEK-LIG结构在一定的拉伸和弯曲形变范围内可以保有较高的传感灵敏度。为了检验在不同环境中，PEEK-LIG结构件的传感性能，研究人员又进行了水下功能测试，结果表明PEEK-LIG结构件在水中仍能保持快速的响应速度和恢复速度，具备在水环境中的应用潜力。
图2 PEEK-LIG智能结构件的结构和应变传感性能测试
图3 PEEK-LIG智能结构件的耐水性试验和工作机理
3D打印技术和激光诱导石墨烯技术的结合，降低了制造智能结构件的成本，丰富了应用场景。研究人员利用FUNMAT HT 进行制造出PEEK齿轮，利用激光诱导石墨烯技术在轮齿上制造出传感结构，实现了对齿轮磨损情况的检测与判断。值得一提的是，该方法具有广泛的适用性，因为大部分高分子材料均可以通过该方法制造出石墨烯结构。
图4 PEEK-LIG智能齿轮和其工作状态
FUNMAT-HT具有先进的加热功能设计（90℃腔室温度，450℃喷头温度），可打印20多种功能材料。包括PEEK、PEKK、ULTEM（PEI）、PPSU等高性能功能材料，以及PC、PA、PA-CF、ABS等工程材料。
远铸智能FUNMAT HT 高温3D打印机
去年远铸智能又发布了FUNMAT PRO 410智能高温双喷头３D打印机，最大可打印305 x 305 x 406 mm尺寸的结构件，可实现高速和高精度打印，进一步迎合了研究院所对稳定快速成型的３D打印机的需求。
远铸智能FUNMAT PRO 410
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文章来源：INTAMSYS/远铸智能
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