構(gòu)建未來(lái)：探索連續(xù)纖維3D打印的領(lǐng)軍者們！(2)
時(shí)間：2024-05-28 10:04 來(lái)源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
長(zhǎng)江工研院
長(zhǎng)江工研院，即南京長(zhǎng)江工業(yè)技術(shù)研究院有限公司，是一家由南京航空航天大學(xué)與南京市六合區(qū)人民政府共同成立的國(guó)有企業(yè)，在連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印裝備領(lǐng)域取得了顯著成就。
亮點(diǎn)產(chǎn)品
1.工業(yè)級(jí)500系列打印機(jī)
△工業(yè)級(jí)500系列打印機(jī)
長(zhǎng)江工研院推出的工業(yè)級(jí)500系列打印機(jī)主要針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下對(duì)復(fù)材構(gòu)件極高的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性及抗磨性能應(yīng)用場(chǎng)景需求，設(shè)備采用液冷高溫雙協(xié)同打印頭，結(jié)合高腔溫和高基板溫度，為纖維增強(qiáng)PEEK等高性能復(fù)合材料增材制造需求提供全套技術(shù)解決方案。設(shè)備的主要特點(diǎn)如下：
●專(zhuān)業(yè)性一雙噴頭支持短/連續(xù)纖維自動(dòng)切換
●高性能一高腔溫適于PEEK等打印
●開(kāi)放性一廣泛支持市場(chǎng)化及定制化絲材
●靈活性一配套高可設(shè)計(jì)性路徑規(guī)劃軟件
2.桌面級(jí)300系列
△桌面級(jí)300系列
長(zhǎng)江工研院推出的桌面級(jí)300系列打印機(jī)面向高校及科研院所探究短/連續(xù)纖維復(fù)合材料“成形-工藝-結(jié)構(gòu)-性能”研究應(yīng)用需求，融合先進(jìn)的自研路徑規(guī)劃軟件，通過(guò)短/連續(xù)纖維高度自定義路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)短/連續(xù)纖維復(fù)合材料的精準(zhǔn)協(xié)同成形，為連續(xù)纖維復(fù)合材料增材制造技術(shù)領(lǐng)域的探索創(chuàng)新提供全套技術(shù)解決方案。設(shè)備主要特點(diǎn)如下：
●專(zhuān)業(yè)性一雙噴頭支持短/連續(xù)纖維自動(dòng)切換
●開(kāi)放性一廣泛支持市場(chǎng)化及定制化絲材
●靈活性一配套高可設(shè)計(jì)性路徑規(guī)劃軟件
Markforged
Markforged成立于2013年，總部位于馬薩諸塞州，在全球擁有約250名員工，其業(yè)務(wù)遍及全球：航空航天、電子制造、醫(yī)療、汽車(chē)制造，教育、包裝、工業(yè)設(shè)備等行業(yè)。Markforged被《福布斯》（Forbes）評(píng)為“十億美元?jiǎng)?chuàng)業(yè)公司”，并在2019年Deloitte Fast 500中名列美國(guó)增長(zhǎng)最快的硬件公司第二名，2021年7月15日，金屬和連續(xù)纖維增材制造商Markforged宣布在紐約證券交易所上市。可以說(shuō)，Markforged是連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印硬件市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，2023年年收入超過(guò)1億美元（約合7億人民幣）。
△適用于各種場(chǎng)景下的打印機(jī)
主要技術(shù)
Markforged的CFT技術(shù)其連續(xù)纖維技術(shù)（Continuous Fiber Technology, CFT）是該公司的核心創(chuàng)新之一，在3D打印過(guò)程中將連續(xù)纖維嵌入熱塑性基材中，從而生產(chǎn)出具有金屬?gòu)?qiáng)度的零件，為制造業(yè)提供了降本增效的解決方案，同時(shí)也為設(shè)計(jì)和工程師提供了更大的設(shè)計(jì)自由度和快速迭代的能力。Markforged連續(xù)纖維技術(shù)的特點(diǎn)如下：
●超高強(qiáng)度連續(xù)纖維：Markforged的碳纖維是一種超高強(qiáng)度的連續(xù)纖維，可以自動(dòng)鋪設(shè)成各種幾何形狀，當(dāng)與Onyx等復(fù)合基材結(jié)合時(shí)，可以生產(chǎn)出與6061-T6鋁合金相媲美的強(qiáng)度零件。
●極高剛度：碳纖維具有極高的剛度和超高的強(qiáng)度，適用于制造高強(qiáng)度工具和夾具、支架和底座、檢測(cè)/CMM夾具以及定制最終零件。
●多樣化應(yīng)用：Markforged的3D打印機(jī)，如FX20™、X7™和Mark Two™，都支持這種連續(xù)纖維技術(shù)，使其能夠應(yīng)用于多種行業(yè)和制造需求。
亮點(diǎn)產(chǎn)品
1.X7™工業(yè)級(jí)復(fù)合材料打印機(jī)
△Markforged X7 CFR 工業(yè)級(jí)碳纖維3D打印機(jī)
Markforged X7 CFR 工業(yè)級(jí)碳纖維 3D 打印機(jī)結(jié)合了精密制造的硬件、先進(jìn)的傳感器和一流的軟件，可重復(fù)生產(chǎn)高精度零件。機(jī)配有精加工的加固龍門(mén)和精密研磨的打印底板，可以拆卸和更換，重復(fù)精度為 10 um。從噴嘴到擠出機(jī)滾刀，線材擠出系統(tǒng)中的每一個(gè)硬件均經(jīng)過(guò)優(yōu)化，以避免短碳纖維填充尼龍絲材磨損，并在數(shù)千小時(shí)內(nèi)保持打印質(zhì)量。材料耗盡傳感器可確保連續(xù)打印，打印頭上的掃描激光使打印機(jī)能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整打印的第一層以實(shí)現(xiàn)完美的底板附著效果，并在打印后檢查零件精度。X7 配有第三代纖維增強(qiáng)系統(tǒng)，用戶(hù)能夠?qū)⑦B續(xù)纖維鋪設(shè)到零件中。Markforged 復(fù)合打印機(jī)能夠打印四種連續(xù)纖維增強(qiáng)零件。主要特點(diǎn)如下：
●碳纖維強(qiáng)度：X7 3D 可在數(shù)小時(shí)內(nèi)打印出連續(xù)碳纖維增強(qiáng)零件，其強(qiáng)度與機(jī)加工鋁相當(dāng)，并且可以用作其替代品。
●所有類(lèi)型的功能性零件：X7 可使用工業(yè)材料或打印模式，制造高品質(zhì)的功能性零件，從而滿足阻燃性、耐化學(xué)腐蝕性、能量吸收、高分辨率、拔模零件等各種功能要求。
●工業(yè)可靠性和精度：精密加工的硬件、先進(jìn)的傳感器和獨(dú)特的軟件均助力實(shí)現(xiàn)一流的精度和可靠性。Markforged 工業(yè)級(jí)碳纖維 3D 打印機(jī)的微米級(jí)激光掃描功能可進(jìn)行閉環(huán)校準(zhǔn)，可靠地生產(chǎn)具有高度可重復(fù)性和表面光潔度近乎完美的零件。
2.Mark Two
△專(zhuān)業(yè)級(jí)碳纖維 3D 打印機(jī)
Mark Two是Markforged的旗艦型連續(xù)碳纖維復(fù)合3D打印機(jī)，采用連續(xù)纖維增強(qiáng) (CFR) 工藝，可靠地生產(chǎn)堅(jiān)固耐用的零件。打印機(jī)配備有一體成型鋁合金框架，具有高精度和可重復(fù)性等特點(diǎn)。硬化擠出系統(tǒng)能夠在數(shù)千個(gè)打印小時(shí)內(nèi)可靠地打印 Onyx（一種能夠破壞傳統(tǒng)擠出系統(tǒng)的短碳纖維填充尼龍絲材），能夠制造易于磨損的部件（如噴嘴和進(jìn)料管），以及功能性部件。除了比較常見(jiàn)的 FFF 功能，Mark Two 還配有第二代纖維增強(qiáng)系統(tǒng)，用戶(hù)能夠?qū)⑦B續(xù)纖維鋪設(shè)到零件中。Markforged 復(fù)合打印機(jī)能夠打印連續(xù)纖維增強(qiáng)零件，其強(qiáng)度可媲美于機(jī)加工鋁制零件。
3.X20
△X20打印機(jī)
X20是 Markforged 迄今為止體積最大、最精確的機(jī)器。這款大尺寸3D 打印機(jī)配有 84 L 加熱成型艙和附著在打印板的大型平面真空底板。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)精密線性編碼器提供閉環(huán)控制，經(jīng)調(diào)整可快速準(zhǔn)確地移動(dòng)重達(dá)3 kg的打印頭。在Turbo模式下，FX20 的零件打印速度快于任何其他 Markforged 機(jī)器，新型超大卷材料可提供四倍的材料量且無(wú)需更換。FX20 操作十分簡(jiǎn)便。配備 7 英寸觸摸屏，用戶(hù)可以方便的控制打印機(jī)的各項(xiàng)功能。具備自動(dòng)校準(zhǔn)和調(diào)平功能，可減少操作人員的輸入，各種傳感器能夠提供有關(guān)機(jī)器性能的實(shí)時(shí)反饋。材料艙可調(diào)節(jié)濕度，內(nèi)含兩個(gè)活動(dòng)的超大材料倉(cāng)，還可以再容納另外兩卷材料。
Markforged的3D打印機(jī)都支持其獨(dú)特的連續(xù)纖維增強(qiáng)技術(shù)，使得打印出的零件具有極高的強(qiáng)度和剛度，可以在多種工業(yè)應(yīng)用中替代傳統(tǒng)的金屬零件。
同異科技
蘇州同異三維打印科技有限公司，是一家集高性能連續(xù)碳纖維復(fù)合絲材制備、3D打印設(shè)備和切片軟件研發(fā)為一體的高科技公司，致力于為客戶(hù)提供連續(xù)碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的一站式解決方案，旨在使零件更輕、更強(qiáng)、更智能。以下是同異科技的一些核心特點(diǎn)：
△同異科技參加2022TCT Asia 展會(huì)
●技術(shù)創(chuàng)新：同異科技擁有雙噴頭智能切換技術(shù)，能夠滿足連續(xù)碳纖維和基體材料在層內(nèi)和層間的自由組合，實(shí)現(xiàn)了CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）零件材料和結(jié)構(gòu)一體化快速制造。
●材料研發(fā)：公司研發(fā)了適配于其3D打印機(jī)的連續(xù)碳纖維預(yù)浸漬絲材，這些絲材以1K碳纖維原絲與熱塑性樹(shù)脂為原材料，采用一系列復(fù)雜且精密的浸漬處理工藝制備。
●軟件支持：同異科技提供的切片軟件支持完全自定義、參數(shù)化的增強(qiáng)路徑設(shè)計(jì)，用戶(hù)可以自由地設(shè)計(jì)纖維增強(qiáng)方案。
●行業(yè)應(yīng)用：產(chǎn)在航空制造、汽車(chē)工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景
主要技術(shù)
同異科技的CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）技術(shù)是一種先進(jìn)的3D打印工藝，結(jié)合了連續(xù)碳纖維的高強(qiáng)度和熱塑性聚合物的易加工性，技術(shù)的詳細(xì)過(guò)程如下：
●材料準(zhǔn)備：首先，以碳纖維原絲與熱塑性樹(shù)脂為原材料，通過(guò)一系列復(fù)雜且精密的浸漬處理工藝制備預(yù)浸漬絲材。這一步驟確保了碳纖維與樹(shù)脂的完美結(jié)合，為后續(xù)打印過(guò)程提供了高質(zhì)量的原材料。
●雙噴頭智能切換：在3D打印過(guò)程中，同異科技的打印機(jī)通過(guò)雙噴頭智能切換，滿足連續(xù)碳纖維和基體材料在層內(nèi)和層間的自由組合。這一步驟實(shí)現(xiàn)了CCFRTP零件材料和結(jié)構(gòu)一體化快速制造。
●精準(zhǔn)布絲：利用高精度絲杠精密傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)絲材的精準(zhǔn)鋪設(shè)。這一步驟保證了零件的幾何精度和表面質(zhì)量，同時(shí)形成了零件的主要承力骨架。
●無(wú)縫鑲嵌：采用嵌入式等層厚打印策略無(wú)縫鑲嵌，解鎖增強(qiáng)路徑無(wú)限可能。這一步驟極致發(fā)揮了連續(xù)纖維增強(qiáng)潛能，提高了零件的力學(xué)性能。
●力形兼?zhèn)?/span>：獨(dú)創(chuàng)力形結(jié)合增強(qiáng)策略，通過(guò)精準(zhǔn)控制纖維的鋪設(shè)，提高了零件的力學(xué)性能。這一步驟使得打印出的零件不僅外形精確，而且具有優(yōu)異的力學(xué)屬性。
亮點(diǎn)產(chǎn)品
1.工業(yè)級(jí)連續(xù)碳纖維3D打印設(shè)備TOYI Y600
工業(yè)級(jí)連續(xù)碳纖維3D打印設(shè)備TOYI Y600，搭配全新升級(jí)的iFiber設(shè)計(jì)切片軟件，支持完全自定義、參數(shù)化的增強(qiáng)路徑設(shè)計(jì)。設(shè)備具有獨(dú)創(chuàng)的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連續(xù)碳纖維復(fù)合絲材制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合絲材與零件基體材料的完美融合，打印的零件具有極高的強(qiáng)度、剛度和優(yōu)異的耐高溫、抗腐蝕等性能。
△TOYI Y600
性能優(yōu)勢(shì)：
●超大打印尺寸：600mm*500mm*400mm，120升超大打印體積，遠(yuǎn)超同級(jí)別進(jìn)口設(shè)備。
●高精度控制系統(tǒng)：基于西門(mén)子SIMATIC T-CPU的高精度控制系統(tǒng)，400mm/s下高精度、高穩(wěn)定性打印。
●支持耐高溫材料打印：PEEK/PEI等耐高溫材料、PA/PETG/PLA等及其短纖增強(qiáng)材料；兼容1K/3K連續(xù)碳纖維復(fù)合絲材。
●精準(zhǔn)溫度管理控制：噴頭溫度450℃，200℃腔體溫度，250℃平臺(tái)溫度，水冷散熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)溫度控制。
●高效率工業(yè)生產(chǎn)：材料的一致性、設(shè)備的穩(wěn)定性和軟件的可靠性，滿足用戶(hù)7*24小時(shí)高可靠性高效率生產(chǎn)制造。
同異科技擁有系列打印機(jī)產(chǎn)品：
△同異科技系列打印機(jī)產(chǎn)品
●T300：增材制造復(fù)合材料領(lǐng)域“材料-工藝-結(jié)構(gòu)-性能”研究，針對(duì)高校科研院所、企業(yè)研發(fā)需求。
●T420：面向常規(guī)尺寸、常溫工程材料的復(fù)合材料零部件的生產(chǎn)制造。
●Y600：超大尺寸、高溫打印、工業(yè)級(jí)；7*24小時(shí)高可靠性工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。
2.iFiber增強(qiáng)設(shè)計(jì)軟件
△iFiber增強(qiáng)設(shè)計(jì)軟件
從力學(xué)性能“增強(qiáng)（reinforcement）”的底層邏輯出發(fā)，不同于傳統(tǒng)的幾何“填充（infill）”概念，iFiber是⼀款為連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù)量身定做、全新理念的⼀款設(shè)計(jì)軟件。iFiber獨(dú)創(chuàng)的基于“力流”增強(qiáng)設(shè)計(jì)，基于零件幾何與力學(xué)信息的連續(xù)碳纖維的增強(qiáng)策略，可充分發(fā)揮連續(xù)碳纖維的力學(xué)特性，極大提升零件的結(jié)構(gòu)效率。除了提供了傳統(tǒng)隨形、網(wǎng)格等多種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)策略，iFiber實(shí)現(xiàn)了完全自定義、完全參數(shù)化的增強(qiáng)路徑設(shè)計(jì)，用戶(hù)可以根據(jù)需求、隨心所欲設(shè)計(jì)纖維增強(qiáng)方案。
未來(lái)展望
在中國(guó)，CFAM技術(shù)被視為加快實(shí)現(xiàn)智能制造的重要手段之一，對(duì)于推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)由“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。在“中國(guó)制造2025”國(guó)家規(guī)劃中，CFAM技術(shù)占據(jù)了重要位置。
目前，CFAM技術(shù)在航空航天、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠�(gè)領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。研究人員對(duì)CFAM成形工藝、制造設(shè)備進(jìn)行了深入分析，并對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)CFAM技術(shù)將繼續(xù)在提高復(fù)合材料力學(xué)性能、優(yōu)化工藝參數(shù)、擴(kuò)大材料選擇范圍等方面取得更多突破。CFAM技術(shù)的發(fā)展也帶來(lái)了新的設(shè)計(jì)機(jī)遇和創(chuàng)新應(yīng)用。
總的來(lái)說(shuō)，CFAM技術(shù)已經(jīng)從早期的概念和原型制造發(fā)展到現(xiàn)在的工業(yè)應(yīng)用和產(chǎn)品創(chuàng)新階段。隨著研究的深入和技術(shù)的成熟，CFAM技術(shù)有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和更大的產(chǎn)業(yè)影響。
(責(zé)任編輯：admin)
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突破性生物3D打印
迪拜LEAP 71公司
3D生物打印構(gòu)建內(nèi)
《Small Science
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