新技术：碳纤维3D打印打印，第五部分

在我们关于碳纤维3D打印系列的第一部分中，我们讨论了这种材料在更大的制造业中是如何使用的。正如我们在本系列中所了解到的，碳纤维(以及其他增强材料)通常被用作金属的低成本替代品，因为它的高强度重量比。虽然这种材料最常用于航空航天工业，但它也越来越多地用于其他行业，如汽车、体育和建筑。

到目前为止，我们在本报告中只重点介绍了3D打印的过去和将来。

3D打印+碳纤维的优点

我们所探索的所有附加技术都有其独特的优点和缺点，有些过程在几何复杂性上受到更大的限制，有些则无法提供与其他技术相同的强度和刚度。然而，它们的共同优势是高度自动化。

传统上，应用碳纤维加固是一个手工和耗时的过程，这可能是昂贵的劳动时间。当它使用工业自动化技术时，就像在大型航空航天设施中发现的那样，它是非常昂贵的。最高级的自动纤维植入(AFP)机器要花费数百万美元。

相比之下，3D打印是一个相对自动化的过程。一旦CAD模型最终确定，并适当地由给定的3D打印机进行制造，增材制造(AM)系统本身将完成大部分工作(除了后期处理、加载材料、配置打印机等)。

有了Markforged、desktop Metal和Anisoprint生产的一些价格在4000美元到20000美元之间的台式连续碳纤维3D打印机，小企业和车间就可以获得一种生产碳纤维增强部件的自动化方法。对于更大的公司来说，新兴的系统（例如Impossible Objects和Arevo的系统）可以使批量生产成为可能。无论哪种情况，这项技术都可能比AFP便宜。

应用领域

Markforged在市场上销售时间最长，因此，案例研究最多，证明了连续碳纤维3D打印的用途范围。这也使它有足够的时间来找到从原型设计和工具到最终零件制造的用例。

例如，布鲁克斯（Brooks），一家公开交易的自动化设备制造商，使用3D打印来制作终端效应器的原型，以处理像半导体晶片这样的易碎产品。该公司声称，之前的3D打印机无法打印出坚固的原型机，但碳纤维加固的设计足够薄足够硬，适合应用。

使用Markforged碳纤维3D打印制成的3D打印提升工具。可以举起960公斤。图片来源：Markfoged

鉴于增强聚合物部件的强度和耐久性，加工是许多Markforged客户的流行应用。这些工具可以多种多样，包括小型夹具和夹具，以“世界上第一个3d打印的CE认证起重工具”。

使用X7 3D打印机，瓦锡兰（Wärtsilä ）3D打印用于移动重型船舶发动机部件（如活塞）的起重工具。这家海洋和能源公司认为其典型的钢铁加工工艺过于昂贵，并选择3D打印一种用碳纤维加固的聚合物提升工具。其重量减轻了75%，同时可以举起960公斤的重量。瓦锡兰认为，仅通过印刷零件，该公司就节省了10万欧元的加工成本。

在另一个案例中，一家加拿大能源服务公司使用凯夫拉尔纤维、高强度、高温玻璃纤维和碳纤维来加强其制造设备上的加工。使用markforge的成本最低的选项Mark Two，该公司为其pad处理机器打印了53个不同的部件，如保险丝盖、电机支架、末端执行器激光支架等。该公司估计总共节省了2.7万加元。

机械臂3D打印连续碳纤维。图片来源：markforge

这家总部位于波士顿的初创公司还将其技术用于生产终端部件。Haddington Dynamics是一家新兴的工程公司，它利用3D打印技术为NASA、GoogleX和东芝等客户制造7轴机械臂的零部件。3D打印技术使该公司可以将设计的零部件数量从800个减少到70个以下，包括定制的可切换3D打印夹具手指。为了生产出更结实的部件，哈丁顿用连续的碳纤维加固了一种短切的碳纤维填充尼龙。

尽管Arevo在市场上还比较新，但它已经在大规模生产中为自己赢得了声誉。这家硅谷公司正在与Franco自行车公司合作，为一个新的电动自行车生产线生产连续的碳纤维单件单体车架。

Arevo将为Franco自行车打印一个单体自行车车架。图片来源：Arevo

Fortify已经将整个业务线投入到一个非常有趣的应用程序中，该应用程序使用了磁性的合成方法。这家初创公司为注塑行业的模具添加加工提供服务，不过Fortify的这项应用依赖于一种专利陶瓷材料。据该公司称，这种材料足够耐用，模具可以持续数百到数千次。然而，与传统模具不同的是，这些零件只需要三天就可以交付，而且几何形状也复杂得多。

其他公司还太年轻，不能公开他们的早期客户是如何使用他们的技术的，但是演示部件已经展示过了。例如，Desktop Metal在其光纤专用页面上显示各种工具、夹具和固定装置。Anisoprint刚刚三个案例研究,但一个是一个研究项目,展示了公司独特的方法来加强的领域需要添加一部分力量,进一步减少一部分的重量比传统的复合材料或其他碳纤维3D打印方法执行。

随着这项技术开始进入市场，我们肯定会看到更多的碳纤维3D打印的应用。它应该继续产生重大影响的一个领域是通过工具的生产，以及在技术开发的较早阶段，终端部件的生产。

文章来源：3dprint.com

_

_