奥地利大学采用3D打印与超声波接合技术 将木材与金属及复合材料紧密接合

盖世汽车讯 据外媒报道，奥地利格拉茨工业大学（TU Graz）的研究人员采用3D打印技术以及超声波接合技术，成功将可再生木材原材料与金属及聚合物复合材料接合在一起，形成了强度极高的连接。此种可再生木材原材料既环保，而且轻又坚固，在汽车制造领域内具有显着的吸引力。不过，面临的挑战之一在于如何将木材与其他车辆材料（如金属和聚合物复合材料）牢固地接合在一起。

木材与金属紧密接合（图片来源：格拉茨工业大学）

拉茨工业大学材料科学、连接与成型研究所（the Institute of Materials Science, Joining and Forming）的Sergio Amancio领导的研究团队（包括Sergio Amancio、Sergio Amancio、Willian Carvalho以及Willian Carvalho）已成功测试了这两种无需粘合剂或螺丝即可实现牢固接合的技术。该项技术在木材领域内的应用正在申请专利，而且其也适用于航空、汽车以及家具行业。

接合技术和增材制造技术结合，让木材可以替代不可持续性材料。这两种新型制造技术各自适用于特定的应用领域。此外，研究人员们还采用了山毛榉、橡木、碳纤维增强聚酰胺和聚苯硫醚以及316L不锈钢和Ti-64合金作为测试材料。

AddJoining技术：3D打印技术通过木材孔隙实现接合

采用AddJoining技术及3D打印工艺，由聚合物复合材料制成的部件可以直接粘附于表面。被打印的材料渗透至木材的孔隙中，进而发生化学反应，这一过程与胶水和木材发生反应类似。在机械负载测试中，由此产生的接合非常成功。

此类成功的测试在未经处理的木材表面进行。通过激光纹理处理或刻蚀在木材中引入微观或纳米结构，以增加孔隙率和增强粘接表面，甚至可以实现更加耐用的接头。

超声波接合技术确保实现稳定的点焊接头

在超声波连接过程中，利用焊头将高频振动施加于木制组件上。当与基材（在本例中为聚合物或聚合物复合材料）接触时，摩擦力会在界面出产生热量，导致聚合物部件表面熔化。

熔化后的聚合物渗透至木材的天然多孔表面。通过此种方式，能够实现机械互锁（因熔化的塑料在木材中重现凝固）与粘附力的有效结合，从而实现非常稳定的点焊接头。

此类点焊接头也接受了机械测试，而且取得了成功。采用激光纹理处理等技术在木材表面进行预处理，还可以进一步增强此类接头的强度。

未来，该团队希望能够与汽车、航空和家具行业的合作伙伴合作，以进一步改进此类技术。

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