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碳纤维3D打印将成2016年爆点

文章出处:人气:-发表时间:2016-03-02 17:08【

强度和刚度、抗化学性和耐热性、导电性、媲美塑料部件的轻质特性……3D打印碳纤维拥有众多优异特性。碳纤维3D打印,势必成为工业级增材制造的下一个大趋势。

继金属3D打印2015年应用需求大增,抢占市场份额,3D打印碳纤维增强复合材料(CFRP)也凭借其优异的特性开始在航天航空、军事、汽车、机器人、能源等主要行业的应用竞技场上崭露头角。碳纤维复合材料,一般由直径5-10微米的超细碳纤维组成,相比一般的制造材料,具有更高的高度重量比。想造出一个强度胜过不锈钢、重量轻于塑料、表面光洁“颜值高”的3D打印导电部件,碳纤维3D打印绝对是理想的解决方案。

但是,高昂的成本、严苛的技能要求和难匹配的器械,依然是应用落地的“拦路虎”。据悉,以碳纤维替代不锈钢进行汽车组装,能简化建工和装配流程,制造成本降幅可达80%。但碳纤维成本居高不下,价格超过16美元/磅。

因此,个别3D打印企业已经瞄准了这片诱人的蓝海,努力开发更低价、更高质量的专有技术工艺,助推3D打印碳纤维在未来工业生产中的潜力发挥。今天,《3D打印世界》为您介绍一下4家进军3D打印碳纤维的实力派公司:

ArevoLabs——首个基于云计算的碳纤维取向精确控制智能平台

Arevo Labs在2014年宣布制造出可用于3D打印的新型碳纤维和碳纳米管(CNT)增强型高性能3D打印材料,并推出首个基于云计算的碳纤维取向精确控制智能平台,可以使用市场上现有的长丝融熔3D打印机制造产品级的超强聚合物零部件。 2015年末,该公司开发了首个可以实现此类制造的FDM 3D打印+机器人平台RAM(the Robotic Additive Manufacturing Platform),用以3D打印超强的碳纤维复合材料零件。

RAM平台集成了了6轴机械臂、FDM 3D打印技术及末端执行硬件,可3D打印碳纤维增强材料。

这种专有材料、硬件和软件的高度协同作用,使Arevo Labs一跃成为碳纤维3D打印领域的佼佼者,能为国防、航空、汽车、医疗、电子等制造领域生产超高强度的3D打印部件。Arevo Labs透露,他们正为自己的强化长丝融合技术申请专利,采用这一技术的3D打印机可以应用于,同时比其他3D打印技术生产法人部件强度更高、重量更轻、成本更低。


MarkForged——首台碳纤维3D打印机Mark One

在碳纤维3D打印领域,市场上最为认可的无疑是马萨诸塞州的MarkForged公司。MarkForged在2014年推出了世界首台碳纤维3D打印机MarkOne。它生产的碳纤维3D打印的零件比6061-T6铝合金比强度更高,制造速度比传统方法提高了90%和70%。

Mark One其实不止可以打印碳纤维,还能打印芳纶、玻璃纤维和尼龙配方等等。它的最大3D打印尺寸为320×132×160毫米,这台设备有两个喷嘴,一个打印纤维材料,另一个则打印普通的塑料材料。用MarkOne打印出来的部件,节约了成本,并且可以取代传统金属加工部件。


MarkForgedMark Two碳纤维桌面级3D打印机

2016年1月7日,该公司宣布,其在2015年的收入增长同比达到爆炸性的400%!SolidWorks世界大会上,MarkForged又宣布推出二代机MarkTwo,维持双喷头设计不变,Mark Two的打印速度将比一代机块40%,打印精度大大提升(部件尺寸比之前缩小15倍),并且在软件、硬件、材料商有所改进。Mark Two 的当前起始零售价为5,499美元。

Electroimpact——2000英寸/每分钟的碳纤维自动铺放设备

总部位于华盛顿的Electroimpact创造了一种先进的纤维自动铺放设备(Automated Fiber Placement , AFP),能以2000英寸/每分钟的速度制造全尺寸的碳纤维复合材料复杂零件。这意味着,Electroimpact突破了传统的AFP技术,可以制造用其设备制造出大型飞机复合材料部件,包括机翼、翼梁甚至机身。



AFP设备在铺设机身纤维

为了提高AFP设备制造大型航空航天零部件的性能,Electroimpact对设备进行了重新设计,增快打印轴的长度和打印速度,更长的工作轴,高躺率。最后他们设计出一台基于机械臂的、模块化的AFP设备。该设备可以快速变换打印头、牵引宽度和材料。Spirit AeroSystems公司已经购买了两台AFP设备,并将用于制造一个大型双通道飞机机身前部,附带机身轴的旋转器。

Electroimpact是航空航天工具和自动化制造的全球领导者,主要生产商用化机翼自动化装配系统,机器人装配系统,以及先进的纤维铺放机。其客户包括空客、波音、庞巴迪、巴西航空等。


ImpossibleObjects——10倍级强度的CBAM 3D打印部件

  3D打印行业可能鲜闻其名,芝加哥的ImpossibleObjects却对自己的复合材料增材制造技术——CBAM 3D打印信心满满。

CBAM 3D打印技术可以使用碳纤维、芳纶、玻璃纤维等高强度复合材料制造和加工轻质、高强度的部件。事实上,该公司宣称,比起SLS、FDM、SLA等增材制造技术生产的部件,CBAM 3D打印部件的强度可以增加10倍    


抗拉强度示意图(psi)

目前,Impossible Objects正在使用两台机器为航空航天和货运行业的客户提供定制的3D打印服务。但他们表示正在开发一系列相关的商业化设备,准备推向市场。他们的愿景是能够让人们直接将更多的3D打印零部件装到汽车上,甚至包括发动机、车轮。

碳纤维3D打印的低成本普及之路并不容易,目前还未能对金属3D打印、注塑成型和其他一些工业制造技术产生撼动性的影响,这种工艺技术带来的可能性确实相当令人震惊的,2016年,相信碳纤维3D打印会有更多进展和突破。

此文关键字:碳纤维 碳纤维3D打印机