構(gòu)建未來：探索連續(xù)纖維3D打印的領(lǐng)軍者們！
時間：2024-05-28 10:04 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
導(dǎo)讀：連續(xù)纖維增材制造（Continuous Fiber Additive Manufacturing,
CFAM）是一種先進的3D打印技術(shù)，能夠在打印過程中嵌入連續(xù)的纖維材料，顯著提高打印件的結(jié)構(gòu)強度和剛性。近年來，CFAM技術(shù)得到了顯著的發(fā)展，尤其是在力學(xué)性能的提升、工藝參數(shù)優(yōu)化、以及新材料的應(yīng)用方面取得了進步。CFAM技術(shù)的有效應(yīng)用推動了結(jié)構(gòu)設(shè)計制造的轉(zhuǎn)變，從“為制造而設(shè)計”向“為設(shè)計而制造”的理念轉(zhuǎn)變。那么，目前聚焦于連續(xù)纖維增材制造技術(shù)的廠商有哪些？連續(xù)纖維增材制造的未來發(fā)展如何？
阿奈索三維
阿奈索三維是全世界最早研究連續(xù)纖維技術(shù)的團隊之一，多年來專注連續(xù)纖維共擠3D打印技術(shù)，主要制造輕量化、形狀復(fù)雜且具有超高機械性能的復(fù)合材料零部件。2023年，阿奈索三維宣布將公司整體搬至中國，并更名為阿奈索三維打印有限公司，以上海為營銷中心，蘇州常熟為研發(fā)制造總部，并且已于2023年7月在國內(nèi)完成了數(shù)千萬元人民幣的首輪融資。阿奈索三維在中國制造業(yè)第一大國的土壤上，能實現(xiàn)技術(shù)上更快速的升級迭代，產(chǎn)品生產(chǎn)上最大程度的降本增效。
主要技術(shù)
阿納索的專利Composite Fiber Co-extrusion（CFC）復(fù)合纖維共擠技術(shù)可以在多種基體樹脂材料中實現(xiàn)連續(xù)纖維增強，開放了材料體系，極大豐富了使用場景。得益于CFC技術(shù)帶來的靈活的纖維體積分數(shù)，Anisoprint產(chǎn)品可以打印出多種形狀的點陣結(jié)構(gòu)連續(xù)纖維填充，在大幅降低制造成本與制造時間的同時，保持結(jié)構(gòu)強度的均衡分布。
阿納索的Composite Fiber Co-extrusion（CFC）技術(shù)是一種創(chuàng)新的增材制造過程，用于生產(chǎn)輕質(zhì)且強度高的復(fù)合材料部件，具有復(fù)雜的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一過程基于通過特殊開發(fā)的打印頭將連續(xù)的復(fù)合纖維嵌入熔融塑料中。打印頭包括兩個擠出機，一個用于塑料（FFF），另一個用于復(fù)合材料（CFC）。復(fù)合擠出機有兩個入口和一個噴嘴。中央入口用于復(fù)合纖維，側(cè)面入口用于塑料。復(fù)合纖維通過中央通道進入，并由通過側(cè)面通道進入加熱塊的熔融塑料包覆。通過擠出機噴嘴，連續(xù)纖維與熔融塑料層層鋪設(shè)在工作面上，從而形成了增強連續(xù)纖維的復(fù)合部件。
CFC技術(shù)支持使用多種塑料，處理溫度可達270°C，包括ABS、PLA、PETG、PA和PC等。材料可以根據(jù)部件的運行或經(jīng)濟參數(shù)的目標進行變化，以實現(xiàn)最佳性能。這項技術(shù)的優(yōu)勢在于它結(jié)合了形狀的靈活性和廣泛的塑料選擇范圍，能夠制造出高質(zhì)量的增強材料。例如，可以用于制造航空座椅支架、機器人腿部、乳品生產(chǎn)線的零件等。
亮點產(chǎn)品
1.工業(yè)級連續(xù)纖維3D打印設(shè)備——Composer Nova
Composer Nova主要解決四大痛點：打印速度慢、支撐結(jié)構(gòu)難去除、纖維頭易堵料、成本高昂。Composer Nova目前已經(jīng)在海內(nèi)外已經(jīng)銷售，客戶包括法國米其林、日本本田等，以用于批量打印工裝夾具等。
優(yōu)勢：具有新一代超高穩(wěn)定性CFC打印頭，可實現(xiàn)4個打印頭獨立自動切換。具備纖維鋪設(shè)力度與速度全自動監(jiān)控及調(diào)整，能夠自動調(diào)平、自動校準、全封閉材料存儲倉。設(shè)備支持水溶性支撐材料，非常便于去除支撐。設(shè)備還具有多種硬件檢測和控制整個打印過程，包括材料感應(yīng)傳感器、纖維編碼器以及張力傳感器。
2.桌面級打印設(shè)備——Composer A3&A4
阿納索的Composer A3和Composer A4是兩款專業(yè)的桌面級連續(xù)碳纖維3D打印機，也是使用CFC技術(shù)來生產(chǎn)連續(xù)纖維增強的聚合物和熱塑性部件。這兩款打印機的主要區(qū)別在于打印的體積大小，A3打印機的打印體積為460 × 297 × 210 mm，A4打印機的打印體積為297 × 210 × 140 mm，更適小體積制造以及空間有限的環(huán)境。A3和A4的是兩款已經(jīng)銷售多年的連續(xù)纖維3D打印設(shè)備，有超過一兩百臺的保有量。這兩款產(chǎn)品最主要的三大特點是開源、開放、安全，在國內(nèi)受到了極大的歡迎，尤其是高校和科研機構(gòu)等。
阿納索還有PROM系列打印機，這也是工業(yè)生產(chǎn)級打印機、 具備大尺寸定制方案、能夠兼容高溫材料。工業(yè)級高溫材料連續(xù)纖維3D打印機prom IS 500，可以升級為四個打印頭，打印超大成型尺寸。除了上述的產(chǎn)品系列外，阿奈索三維還有一款基于六軸機械臂打印設(shè)備——PROM PT，對于打印復(fù)雜的幾何形狀更加靈活適用，可以在3D維度上實現(xiàn)連續(xù)纖維3D打印。
協(xié)同高科
深圳協(xié)同創(chuàng)新高科技發(fā)展有限公司（協(xié)同高科）成立于2019年，核心以服務(wù)航空航天等重大工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品的輕量化、高性能、數(shù)字化、智能化為目標，通過連續(xù)纖維、金屬、陶瓷增材制造等多種3D打印裝備、材料、工藝技術(shù)研發(fā)，形成完備產(chǎn)品鏈條。自成立以來，公司已面向航空航天等重大國防等工業(yè)應(yīng)用場景推進增材制造核心裝備的國產(chǎn)化進程，是一家累計完成20+項典型技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)拓展，形成50+項關(guān)鍵或共性技術(shù)突破，累計知識產(chǎn)權(quán)100+項的國家級高新技術(shù)企業(yè)，旗下已形成協(xié)同高科（XT）、云疆智造（YJ）和斐帛科技（Combot）等多個品牌。
主要技術(shù)
協(xié)同高科使用連續(xù)纖維增強熱塑性聚合物基高性能復(fù)合材料進行3D打印，其CFAM技術(shù)不僅改進了傳統(tǒng)3D打印零件強度不足的缺點，推動了3D打印技術(shù)向工業(yè)化應(yīng)用的進程，還克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料成型工藝成本高、周期長的技術(shù)瓶頸。這使得高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件的低成本一體化快速制造成為可能。協(xié)同高科的CFAM技術(shù)具有以下特點：
●高性能復(fù)合材料：采用連續(xù)纖維與熱塑性聚合物為原材料，實現(xiàn)復(fù)合材料制備與復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成形的一體化制造。
●技術(shù)創(chuàng)新：協(xié)同高科的技術(shù)源自西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室，致力于中國連續(xù)纖維復(fù)材3D打印的研發(fā)與應(yīng)用。
●專利技術(shù)：擁有大量專利，是中國首批連續(xù)纖維3D打印的團隊之一，專利技術(shù)數(shù)量在國內(nèi)排名第一。
●工業(yè)應(yīng)用：CFAM技術(shù)在航空航天、武器軍工、高校院所、投資機構(gòu)等領(lǐng)域獲得青睞，以自主知識產(chǎn)權(quán)突破“卡脖子”技術(shù)，增強市場競爭力。
亮點產(chǎn)品
1.YJ-F600
YJ-F600是協(xié)同高科推出的一款大尺寸大尺寸連續(xù)纖維增強打印機，打印幅面高達600*450*500，此設(shè)備集成了四室協(xié)溫策略，將基板、噴頭、料倉等溫度協(xié)同起來，主要為了完成特種塑料基基體的打印過程，是工業(yè)級的一款設(shè)備�？梢源蛴∵B續(xù)纖維體系、碳纖維體系、玄武巖纖維、玻璃纖維等，可用的材料范圍非常的廣，適合高性能材料的打印。
YJ-F600的核心優(yōu)勢在于其國內(nèi)首創(chuàng)的工業(yè)級連續(xù)纖維3D打印智能裝備，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。成型尺寸滿足大多數(shù)工業(yè)構(gòu)件需求，最高可實現(xiàn)410℃高溫塑料打印，可用于生產(chǎn)具有連續(xù)纖維增強的高溫?zé)崴苄詮?fù)合材料。設(shè)備還配備了伺服電機+滾珠絲桿高精度控制，加熱高溫打印平臺，大理石保溫艙室，滿足工業(yè)制造、科研等不同領(lǐng)域的使用需求
2.YJ-X300-M
除了高溫設(shè)備之外，還有低溫設(shè)備YJ-X300-M，此設(shè)備的體積較小，幅面為350*350*350，打印溫度在300-300攝氏度以下，能夠打印PA、PC等材料體系，碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維也是沒有問題的。YJ-X300是一款專為打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合材料零件而設(shè)計的連續(xù)纖維3D打印裝備，這款設(shè)備具有桌面機的價格和工業(yè)機的品質(zhì)。具有雙噴頭協(xié)作打印功能，支持斷點打印、區(qū)間打印，帶自動剪斷功能，使其能夠在打印過程中實現(xiàn)連續(xù)纖維和樹脂的精確控制，從而提高打印出的零件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量，既滿足了科研使用，也能滿足工業(yè)要求。
3.多自由度連續(xù)纖維3D打印平臺
協(xié)同高科的多自由度連續(xù)纖維打印平臺是一項先進的3D打印技術(shù)，通過增加打印過程中的自由度來提高打印零件的精度和質(zhì)量。這種打印平臺通常配備有多個運動軸，可以在多個方向上移動和定位，從而允許創(chuàng)建更復(fù)雜的幾何形狀和結(jié)構(gòu)。協(xié)同高科的這款設(shè)備具有以下特點：
●機械臂：具有六個自由度，能夠在三維空間內(nèi)靈活移動。
●打印平臺：具有擺動和旋轉(zhuǎn)兩個自由度，增加了打印過程的靈活性。
●雙噴頭設(shè)計：一個噴頭用于打印基體材料，另一個噴頭用于添加纖維材料，這樣的配置有助于提高構(gòu)件的力學(xué)性能。
●應(yīng)用：適用于需要斜面結(jié)構(gòu)以保證力學(xué)穩(wěn)定性的薄殼件，以及其他需要高強度和復(fù)雜形狀的零件。
這種多自由度的打印平臺在制造過程中可以克服材料各向異性帶來的性能限制，特別是在Z軸方向上。此外，由于可以在不更換打印頭的情況下完成兩種材料的打印，因此可以提高打印效率和速度，降低制造成本。
阿奈索三維
阿奈索三維是全世界最早研究連續(xù)纖維技術(shù)的團隊之一，多年來專注連續(xù)纖維共擠3D打印技術(shù)，主要制造輕量化、形狀復(fù)雜且具有超高機械性能的復(fù)合材料零部件。2023年，阿奈索三維宣布將公司整體搬至中國，并更名為阿奈索三維打印有限公司，以上海為營銷中心，蘇州常熟為研發(fā)制造總部，并且已于2023年7月在國內(nèi)完成了數(shù)千萬元人民幣的首輪融資。阿奈索三維在中國制造業(yè)第一大國的土壤上，能實現(xiàn)技術(shù)上更快速的升級迭代，產(chǎn)品生產(chǎn)上最大程度的降本增效。
△阿納索團隊
主要技術(shù)
阿納索的專利Composite Fiber Co-extrusion（CFC）復(fù)合纖維共擠技術(shù)可以在多種基體樹脂材料中實現(xiàn)連續(xù)纖維增強，開放了材料體系，極大豐富了使用場景。得益于CFC技術(shù)帶來的靈活的纖維體積分數(shù)，Anisoprint產(chǎn)品可以打印出多種形狀的點陣結(jié)構(gòu)連續(xù)纖維填充，在大幅降低制造成本與制造時間的同時，保持結(jié)構(gòu)強度的均衡分布。
△CFC技術(shù)示意圖
阿納索的Composite Fiber Co-extrusion（CFC）技術(shù)是一種創(chuàng)新的增材制造過程，用于生產(chǎn)輕質(zhì)且強度高的復(fù)合材料部件，具有復(fù)雜的形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一過程基于通過特殊開發(fā)的打印頭將連續(xù)的復(fù)合纖維嵌入熔融塑料中。打印頭包括兩個擠出機，一個用于塑料（FFF），另一個用于復(fù)合材料（CFC）。復(fù)合擠出機有兩個入口和一個噴嘴。中央入口用于復(fù)合纖維，側(cè)面入口用于塑料。復(fù)合纖維通過中央通道進入，并由通過側(cè)面通道進入加熱塊的熔融塑料包覆。通過擠出機噴嘴，連續(xù)纖維與熔融塑料層層鋪設(shè)在工作面上，從而形成了增強連續(xù)纖維的復(fù)合部件。
CFC技術(shù)支持使用多種塑料，處理溫度可達270°C，包括ABS、PLA、PETG、PA和PC等。材料可以根據(jù)部件的運行或經(jīng)濟參數(shù)的目標進行變化，以實現(xiàn)最佳性能。這項技術(shù)的優(yōu)勢在于它結(jié)合了形狀的靈活性和廣泛的塑料選擇范圍，能夠制造出高質(zhì)量的增強材料。例如，可以用于制造航空座椅支架、機器人腿部、乳品生產(chǎn)線的零件等。
亮點產(chǎn)品
1.工業(yè)級連續(xù)纖維3D打印設(shè)備——Composer Nova
△Composer Nova工業(yè)級CFC打印機
Composer Nova主要解決四大痛點：打印速度慢、支撐結(jié)構(gòu)難去除、纖維頭易堵料、成本高昂。Composer Nova目前已經(jīng)在海內(nèi)外已經(jīng)銷售，客戶包括法國米其林、日本本田等，以用于批量打印工裝夾具等。
優(yōu)勢：具有新一代超高穩(wěn)定性CFC打印頭，可實現(xiàn)4個打印頭獨立自動切換。具備纖維鋪設(shè)力度與速度全自動監(jiān)控及調(diào)整，能夠自動調(diào)平、自動校準、全封閉材料存儲倉。設(shè)備支持水溶性支撐材料，非常便于去除支撐。設(shè)備還具有多種硬件檢測和控制整個打印過程，包括材料感應(yīng)傳感器、纖維編碼器以及張力傳感器。
2.桌面級打印設(shè)備——Composer A3&A4
△Composer A3&A4打印機
阿納索的Composer A3和Composer A4是兩款專業(yè)的桌面級連續(xù)碳纖維3D打印機，也是使用CFC技術(shù)來生產(chǎn)連續(xù)纖維增強的聚合物和熱塑性部件。這兩款打印機的主要區(qū)別在于打印的體積大小，A3打印機的打印體積為460 × 297 × 210 mm，A4打印機的打印體積為297 × 210 × 140 mm，更適小體積制造以及空間有限的環(huán)境。A3和A4的是兩款已經(jīng)銷售多年的連續(xù)纖維3D打印設(shè)備，有超過一兩百臺的保有量。這兩款產(chǎn)品最主要的三大特點是開源、開放、安全，在國內(nèi)受到了極大的歡迎，尤其是高校和科研機構(gòu)等。
△阿納索產(chǎn)品系列
阿納索還有PROM系列打印機，這也是工業(yè)生產(chǎn)級打印機、 具備大尺寸定制方案、能夠兼容高溫材料。工業(yè)級高溫材料連續(xù)纖維3D打印機prom IS 500，可以升級為四個打印頭，打印超大成型尺寸。除了上述的產(chǎn)品系列外，阿奈索三維還有一款基于六軸機械臂打印設(shè)備——PROM PT，對于打印復(fù)雜的幾何形狀更加靈活適用，可以在3D維度上實現(xiàn)連續(xù)纖維3D打印。
協(xié)同高科
深圳協(xié)同創(chuàng)新高科技發(fā)展有限公司（協(xié)同高科）成立于2019年，核心以服務(wù)航空航天等重大工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品的輕量化、高性能、數(shù)字化、智能化為目標，通過連續(xù)纖維、金屬、陶瓷增材制造等多種3D打印裝備、材料、工藝技術(shù)研發(fā)，形成完備產(chǎn)品鏈條。自成立以來，公司已面向航空航天等重大國防等工業(yè)應(yīng)用場景推進增材制造核心裝備的國產(chǎn)化進程，是一家累計完成20+項典型技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)拓展，形成50+項關(guān)鍵或共性技術(shù)突破，累計知識產(chǎn)權(quán)100+項的國家級高新技術(shù)企業(yè)，旗下已形成協(xié)同高科（XT）、云疆智造（YJ）和斐帛科技（Combot）等多個品牌。
△協(xié)同高科參加TCT ASIA 2024展會，現(xiàn)場部分工作人員合影
主要技術(shù)
協(xié)同高科使用連續(xù)纖維增強熱塑性聚合物基高性能復(fù)合材料進行3D打印，其CFAM技術(shù)不僅改進了傳統(tǒng)3D打印零件強度不足的缺點，推動了3D打印技術(shù)向工業(yè)化應(yīng)用的進程，還克服了傳統(tǒng)復(fù)合材料成型工藝成本高、周期長的技術(shù)瓶頸。這使得高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件的低成本一體化快速制造成為可能。協(xié)同高科的CFAM技術(shù)具有以下特點：
●高性能復(fù)合材料：采用連續(xù)纖維與熱塑性聚合物為原材料，實現(xiàn)復(fù)合材料制備與復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)合材料零件成形的一體化制造。
●技術(shù)創(chuàng)新：協(xié)同高科的技術(shù)源自西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室，致力于中國連續(xù)纖維復(fù)材3D打印的研發(fā)與應(yīng)用。
●專利技術(shù)：擁有大量專利，是中國首批連續(xù)纖維3D打印的團隊之一，專利技術(shù)數(shù)量在國內(nèi)排名第一。
●工業(yè)應(yīng)用：CFAM技術(shù)在航空航天、武器軍工、高校院所、投資機構(gòu)等領(lǐng)域獲得青睞，以自主知識產(chǎn)權(quán)突破“卡脖子”技術(shù)，增強市場競爭力。
亮點產(chǎn)品
1.YJ-F600
△YJ-F600
YJ-F600是協(xié)同高科推出的一款大尺寸大尺寸連續(xù)纖維增強打印機，打印幅面高達600*450*500，此設(shè)備集成了四室協(xié)溫策略，將基板、噴頭、料倉等溫度協(xié)同起來，主要為了完成特種塑料基基體的打印過程，是工業(yè)級的一款設(shè)備�？梢源蛴∵B續(xù)纖維體系、碳纖維體系、玄武巖纖維、玻璃纖維等，可用的材料范圍非常的廣，適合高性能材料的打印。
YJ-F600的核心優(yōu)勢在于其國內(nèi)首創(chuàng)的工業(yè)級連續(xù)纖維3D打印智能裝備，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。成型尺寸滿足大多數(shù)工業(yè)構(gòu)件需求，最高可實現(xiàn)410℃高溫塑料打印，可用于生產(chǎn)具有連續(xù)纖維增強的高溫?zé)崴苄詮?fù)合材料。設(shè)備還配備了伺服電機+滾珠絲桿高精度控制，加熱高溫打印平臺，大理石保溫艙室，滿足工業(yè)制造、科研等不同領(lǐng)域的使用需求
2.YJ-X300-M
△YJ-X300-M
除了高溫設(shè)備之外，還有低溫設(shè)備YJ-X300-M，此設(shè)備的體積較小，幅面為350*350*350，打印溫度在300-300攝氏度以下，能夠打印PA、PC等材料體系，碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維也是沒有問題的。YJ-X300是一款專為打印結(jié)構(gòu)復(fù)雜的復(fù)合材料零件而設(shè)計的連續(xù)纖維3D打印裝備，這款設(shè)備具有桌面機的價格和工業(yè)機的品質(zhì)。具有雙噴頭協(xié)作打印功能，支持斷點打印、區(qū)間打印，帶自動剪斷功能，使其能夠在打印過程中實現(xiàn)連續(xù)纖維和樹脂的精確控制，從而提高打印出的零件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量，既滿足了科研使用，也能滿足工業(yè)要求。
3.多自由度連續(xù)纖維3D打印平臺
△多自由度連續(xù)纖維打印平臺
協(xié)同高科的多自由度連續(xù)纖維打印平臺是一項先進的3D打印技術(shù)，通過增加打印過程中的自由度來提高打印零件的精度和質(zhì)量。這種打印平臺通常配備有多個運動軸，可以在多個方向上移動和定位，從而允許創(chuàng)建更復(fù)雜的幾何形狀和結(jié)構(gòu)。協(xié)同高科的這款設(shè)備具有以下特點：
●機械臂：具有六個自由度，能夠在三維空間內(nèi)靈活移動。
●打印平臺：具有擺動和旋轉(zhuǎn)兩個自由度，增加了打印過程的靈活性。
●雙噴頭設(shè)計：一個噴頭用于打印基體材料，另一個噴頭用于添加纖維材料，這樣的配置有助于提高構(gòu)件的力學(xué)性能。
●應(yīng)用：適用于需要斜面結(jié)構(gòu)以保證力學(xué)穩(wěn)定性的薄殼件，以及其他需要高強度和復(fù)雜形狀的零件。
這種多自由度的打印平臺在制造過程中可以克服材料各向異性帶來的性能限制，特別是在Z軸方向上。此外，由于可以在不更換打印頭的情況下完成兩種材料的打印，因此可以提高打印效率和速度，降低制造成本。
(責(zé)任編輯：admin)
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