[00731327]高速3D成型载重型免充气轮胎关键技术及应用

免充气空心轮胎内外胎一体化设计，独特的隧道网架式空腔结构，实现了永不充气、永不爆胎，具有防爆、安全、防扎、抗撕裂、寿命长、免维修等特点，彻底解决轮胎的安全性难题，具有良好的舒适感和相应的下沉量，使用寿命比普通充气轮胎提高了3-5倍。可广泛应用于军民两用领域，是未来轮胎的发展方向。 轻型免充气轮胎一般的制造方法是通过模具压出、整型、硫化等工序获得，当涉及到复杂结构的重载型免充气轮胎的制造时，一般制造方法存在着加工工艺复杂、精度低、自动化水平不高等缺点。设计一种新型的高速3D成型工艺(Modeling Deposition 2.5简称MD2.5)，作为生产载重型免充气轮胎的核心装备，快速地将轮胎设计模型转变成实物轮胎。快速成型技术综合CAD/CAM/CNC、芳纶/石墨烯/超微纤维/橡胶复合材料制备技术于一体的现代先进制造技术。运用一次快速成型技术生产载重型免充气轮胎，具有可靠性好、加工精密度高、制造速度快等优点，3D成型轮胎技术的工业化应用，与传统轮胎相比，节省工艺95％以上、节约投资80％。生产高速大载荷轮胎，突破载重轮胎内部复杂力学结构对称性差的技术瓶颈。载重型免充气空心轮胎需要较高的弹性模量、硬度和定伸轻度，但是这些物理性能与不利于3D打印的工艺性能，容易造成打印机喷嘴阻塞、成型困难。研发氧化石墨烯/芳纶微纤/溶聚橡胶复合材料体系，突破了轮胎各项力学性能和3D打印材料性能相互矛盾的难题；同时显著提高了轮胎的曲挠性能、耐磨性能和抗撕裂性能。设计高性能3D成型专用材料，以固体颗粒方式供料。颗粒状复合材料在装有加热装置的喷头内被加热变为烙融态，根据切片软件生成的每层截面轮廓的G-CODE，喷头在微机控制下沿轮胎截面轮廓和内部填充轨迹曲面运动，同时，将通过高速3D成型喷头将烙融态的材料挤出，材料在室温条件下快速凝固，同时与己成型的材料相互粘结。首次提出曲面动态双驱动技术(公转和自转)，新型高速防阻塞喷头设计，以保证轮胎材料在动态运作下的物理性能，不会出现阻塞喷头的现象，该技术采用分层制造、逐层堆积成型的原理。以此完成免充气空心轮胎的成型工艺。3D成型工艺运用曲面打印路径规划控制技术，成型过程沿着轮胎横断面从底层沿高度(从轮胎内圈向外圈)方向按照曲面层逐层打印获得最终的空心轮胎。 高速3D成型技术在免充气空心轮胎生产中应用，将有力证明3D打印技术在高性能复合材料相关技术可行性，加快推进制造业服务化，促进制造业转型升级。3D打印技术的推广应用，将产生3D设计服务、3D辅助制造等生产性服务业，进一步促进中国制造业多元化发展，进一步推动免充气空心轮胎的应用范围。