開創(chuàng)性技術：連續(xù)纖維復合材料3D打印Continuous Composites，獲阿科瑪投資

“我們這個3D打印技術極具破壞性，它將改變很多行業(yè)，例如航空航天、汽車、建筑、體育用品�！�

△3D打印的連續(xù)纖維結構

2020年7月28日，南極熊獲悉，阿科瑪Arkema S.A. （法國哥倫布）投資了Continuous Composites公司，連續(xù)纖維3D打印技術（ Continuous Fiber 3D Printing technology ，CF3D的發(fā)明者）。這是家美國初創(chuàng)公司，專注于堅固、輕巧結構的開創(chuàng)性復合材料3D打印制造技術。
△強大的連續(xù)纖維鋪設3D打印機


Continuous Composites是一家領先的技術公司，已使用專利的CF3D技術，以及包括軟件、硬件、材料和運動平臺在內的完整解決方案，徹底改變了復合材料制造技術。其核心技術正在顛覆高性能熱固性樹脂的復合材料設計和制造能力。

憑借在設計光固化液體樹脂的積累，阿科瑪沙多瑪業(yè)務線，有一個稱為N3xtDimension 的產(chǎn)品，使用連續(xù)纖維技術，為3D打印制造工藝開發(fā)新的解決方案。N3xtDimension 是阿科瑪平臺的3D打印解決方案的一部分，提供全球所有主要的3D制造技術的解決方案的系列產(chǎn)品。

△可自由運動的機器人

△非常復雜強大的3D打印頭

2019年9月，兩家公司已經(jīng)簽署了一項聯(lián)合開發(fā)協(xié)議（JDA），專注于共同開發(fā)推進CF3D工藝的N3xtDimension光固化樹脂。它使得生產(chǎn)具有高機械性能的定制化大型復合材料部件成為可能，應用于航空、汽車、能源等領域。目前的開發(fā)研制項目包括與洛克希德-馬丁公司（美國）、空軍研究實驗室（美國）和西門子的合作。

核心技術原理
CF3D的3D打印頭，可打印單束和多束配置的連續(xù)纖維。打印頭在原地浸漬纖維，擠出后立即固化 纖維+樹脂的混合材料。CF3D的運動平臺不是固定的，在機器人和龍門架上都有可擴展的硬件解決方案。


前所未有的材料性能
高性能、輕質的復合材料將3D打印制造的性能和功能提升到一個新的水平。通過CF3D技術，材料可根據(jù)特定應用進行定制和靈活處理。這項技術正在開創(chuàng)新的局面，能夠在單步工藝中同時3D打印結構纖維（如碳、玻璃、芳綸）和功能纖維（如光學、金屬）。用戶可以直接在結構中打印傳感功能、電路和嵌入式器件。CF3D為制造業(yè)提供創(chuàng)新性的材料解決方案。


沒有任何限制
CF3D是一個自動化的過程，通過在負載條件的方向上進行離散打印，利用了連續(xù)纖維的真正各向異性特性。連續(xù)復合材料技術不需要模具、烘箱和高壓滅菌過程，直接實現(xiàn)終端生產(chǎn)。CF3D可以將多個組件合并成一個打印零件，并嵌入功能，所有這些都可以在一個制造過程中完成。CF3D的優(yōu)勢使成品復合材料部件的成本成倍降低，并且無論零件多大多小，都會支持。

Continuous Composites的CEO Tyler Alvarado表示，他們的技術不局限于通過2D切片打印，因此可以充分利用復合材料的各向異性特性，在每個方向上鋪設定向纖維；還可以針對每個客戶的應用調整熱固性樹脂，例如，提升模量、或者是韌性、甚至是防火性能。CF3D還可以使用熱塑性樹脂進行打印，甚至在同一結構中使用熱固性和熱塑性材料進行打印。
讓南極熊驚訝的是，CF3D可以打印碳纖維、玻璃纖維、凱夫拉纖維，甚至金屬線（銅線和鎳鉻合金線）和光纖，都可以嵌入3D打印的復合結構中。這使得由復合材料制成的對象可以實時感測和收集數(shù)據(jù)，變成電子設備實現(xiàn)監(jiān)視功能。

軟件控制

南極熊了解到，CF3D技術制造由Autodesk的AI驅動設計軟件開發(fā)復雜設計，并且可以充分利用連續(xù)纖維材料的各向異性特性來優(yōu)化載荷路徑。Comau機器人出色的軌跡控制和高重復性，以及CF3D中使用的熱固性樹脂的即時固化功能，使系統(tǒng)能夠通過自由空間、管子、多層碳纖維面板和自由空間快速打印無需支撐的大型復雜結構與連續(xù)纖維材料橋接。

纖維含量

△連續(xù)纖維

據(jù)南極熊了解，他們在2018年就已經(jīng)實現(xiàn)50-60%的纖維體積，打印層壓板的可變壓實（variable compaction）已整合到打印頭。當在自由空間中打印結構時，并不是針對工具進行壓縮，因此合并是不同的。結構的第一層是無支撐的，因此，需要的壓力很小，因為沒有什么可壓制。但是，隨后的分層機可以施加壓力以進行壓實。"

Alvarado表示，使用12K碳纖維束和環(huán)氧樹脂，CF3D可以打印16束寬度。它生產(chǎn)出的三層厚樣品的孔隙率小于1％，平均抗張強度為111 ksi。這項機械測試是美國國防部承包商2017年項目的一部分。后來很快超過200 ksi。同時還完成了針對航空航天內部應用的防火、煙霧和毒性（FST）測試。

△視頻：連續(xù)復合材料3D打印技術

未來愿景
Continuous Composites愿景是打破3D打印制造的模式，利用復合材料推進新的平臺和工藝。直接與行業(yè)領導者共同開發(fā)解決方案，確保CF3D技術商業(yè)化后可以高效地進入市場。其團隊、愿景和專利保護（截止2020.7.28已獲44個美國專利，61項國際PCT專利），正在點燃下一場工業(yè)革命。 △連續(xù)復合材料3D打印技術專利

最后，南極熊整理收集了連續(xù)復合材料3D打印技術的幾十個專利，提供給大家了解研究。鏈接：https://pan.baidu.com/s/1qGfb6jPKvQrlwDA9z27Ktg 提取碼：3ddd

中國的強大，需要技術進步！

無支撐連續(xù)纖維3D打印https://v.qq.com/x/page/z3124cwpiku.html

CF3D技術詳細視頻https://v.qq.com/x/page/u3124kjr0u6.html

碳纖維