構建未來：探索連續纖維3D打印的先行者(2)
時間：2024-05-29 09:02 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2.桌面級300系列
△桌面級300系列
長江工研院推出的桌面級300系列打印機面向高校及科研院所探究短/連續纖維復合材料“成形-工藝-結構-性能”研究應用需求，融合先進的自研路徑規劃軟件，通過短/連續纖維高度自定義路徑規劃設計，實現短/連續纖維復合材料的精準協同成形，為連續纖維復合材料增材制造技術領域的探索創新提供全套技術解決方案。設備主要特點如下：
●專業性一雙噴頭支持短/連續纖維自動切換
●開放性一廣泛支持市場化及定制化絲材
●靈活性一配套高可設計性路徑規劃軟件
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，其業務遍及全球：航空航天、電子制造、醫療、汽車制造，教育、包裝、工業設備等行業。Markforged被《福布斯》（Forbes）評為“十億美元創業公司”，并在2019年Deloitte Fast 500中名列美國增長最快的硬件公司第二名，2021年7月15日，金屬和連續纖維增材制造商Markforged宣布在紐約證券交易所上市。可以說，Markforged是連續纖維復合材料3D打印硬件市場的領導者，2023年年收入超過1億美元（約合7億人民幣）。
△適用于各種場景下的打印機
主要技術
Markforged的連續纖維技術（Continuous fiber reinforcement ，CFR）是該公司的核心創新之一，在3D打印過程中將連續纖維嵌入熱塑性基材中，從而生產出具有金屬強度的零件，為制造業提供了降本增效的解決方案，同時也為設計和工程師提供了更大的設計自由度和快速迭代的能力。Markforged連續纖維技術的特點如下：
●超高強度連續纖維：Markforged的碳纖維是一種超高強度的連續纖維，可以自動鋪設成各種幾何形狀，當與Onyx等復合基材結合時，可以生產出與6061-T6鋁合金相媲美的強度零件。
●極高剛度：碳纖維具有極高的剛度和超高的強度，適用于制造高強度工具和夾具、支架和底座、檢測/CMM夾具以及定制最終零件。
●多樣化應用：Markforged的3D打印機，如FX20™、X7™和Mark Two™，都支持這種連續纖維技術，使其能夠應用于多種行業和制造需求。
亮點產品
1.X7™工業級復合材料打印機
△Markforged X7 CFR 工業級碳纖維3D打印機
Markforged X7 CFR 工業級碳纖維 3D 打印機結合了精密制造的硬件、先進的傳感器和一流的軟件，可重復生產高精度零件。機配有精加工的加固龍門和精密研磨的打印底板，可以拆卸和更換，重復精度為 10 um。從噴嘴到擠出機滾刀，線材擠出系統中的每一個硬件均經過優化，以避免短碳纖維填充尼龍絲材磨損，并在數千小時內保持打印質量。材料耗盡傳感器可確保連續打印，打印頭上的掃描激光使打印機能夠動態調整打印的第一層以實現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系統，用戶能夠將連續纖維鋪設到零件中。Markforged 復合打印機能夠打印四種連續纖維增強零件。主要特點如下：
●碳纖維強度：X7 3D 可在數小時內打印出連續碳纖維增強零件，其強度與機加工鋁相當，并且可以用作其替代品。
●所有類型的功能性零件：X7 可使用工業材料或打印模式，制造高品質的功能性零件，從而滿足阻燃性、耐化學腐蝕性、能量吸收、高分辨率、拔模零件等各種功能要求。
●工業可靠性和精度：精密加工的硬件、先進的傳感器和獨特的軟件均助力實現一流的精度和可靠性。Markforged 工業級碳纖維 3D 打印機的微米級激光掃描功能可進行閉環校準，可靠地生產具有高度可重復性和表面光潔度近乎完美的零件。
2.Mark Two
△專業級碳纖維 3D 打印機
Mark Two是Markforged的旗艦型連續碳纖維復合3D打印機，采用連續纖維增強 (CFR) 工藝，可靠地生產堅固耐用的零件。打印機配備有一體成型鋁合金框架，具有高精度和可重復性等特點。硬化擠出系統能夠在數千個打印小時內可靠地打印 Onyx（一種能夠破壞傳統擠出系統的短碳纖維填充尼龍絲材），能夠制造易于磨損的部件（如噴嘴和進料管），以及功能性部件。除了比較常見的 FFF 功能，Mark Two 還配有第二代纖維增強系統，用戶能夠將連續纖維鋪設到零件中。Markforged 復合打印機能夠打印連續纖維增強零件，其強度可媲美于機加工鋁制零件。
3.X20
△X20打印機
X20是 Markforged 迄今為止體積最大、最精確的機器。這款大尺寸3D 打印機配有 84 L 加熱成型艙和附著在打印板的大型平面真空底板。運動控制系統通過精密線性編碼器提供閉環控制，經調整可快速準確地移動重達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 機器，新型超大卷材料可提供四倍的材料量且無需更換。FX20 操作十分簡便。配備 7 英寸觸摸屏，用戶可以方便的控制打印機的各項功能。具備自動校準和調平功能，可減少操作人員的輸入，各種傳感器能夠提供有關機器性能的實時反饋。材料艙可調節濕度，內含兩個活動的超大材料倉，還可以再容納另外兩卷材料。
Markforged的3D打印機都支持其獨特的連續纖維增強技術，使得打印出的零件具有極高的強度和剛度，可以在多種工業應用中替代傳統的金屬零件。
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碳纖維復合絲材制備、3D打印設備和切片軟件研發為一體的高科技公司，致力于為客戶提供連續碳纖維復合材料產品設計與制造的一站式解決方案，旨在使零件更輕、更強、更智能。以下是同異科技的一些核心特點：
△同異科技參加2022TCT Asia 展會
●技術創新：同異科技擁有雙噴頭智能切換技術，能夠滿足連續碳纖維和基體材料在層內和層間的自由組合，實現了CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）零件材料和結構一體化快速制造。
●材料研發：公司研發了適配于其3D打印機的連續碳纖維預浸漬絲材，這些絲材以1K碳纖維原絲與熱塑性樹脂為原材料，采用一系列復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、參數化的增強路徑設計，用戶可以自由地設計纖維增強方案。
●行業應用：產在航空制造、汽車工業、醫療設備等多個領域有著廣泛的應用前景
主要技術
同異科技的CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）技術是一種先進的3D打印工藝，結合了連續碳纖維的高強度和熱塑性聚合物的易加工性，技術的詳細過程如下：
●材料準備：首先，以碳纖維原絲與熱塑性樹脂為原材料，通過一系列復雜且精密的浸漬處理工藝制備預浸漬絲材。這一步驟確保了碳纖維與樹脂的完美結合，為后續打印過程提供了高質量的原材料。
●雙噴頭智能切換：在3D打印過程中，同異科技的打印機通過雙噴頭智能切換，滿足連續碳纖維和基體材料在層內和層間的自由組合。這一步驟實現了CCFRTP零件材料和結構一體化快速制造。
●精準布絲：利用高精度絲杠精密傳動系統，實現絲材的精準鋪設。這一步驟保證了零件的幾何精度和表面質量，同時形成了零件的主要承力骨架。
●無縫鑲嵌：采用嵌入式等層厚打印策略無縫鑲嵌，解鎖增強路徑無限可能。這一步驟極致發揮了連續纖維增強潛能，提高了零件的力學性能。
●力形兼備：獨創力形結合增強策略，通過精準控制纖維的鋪設，提高了零件的力學性能。這一步驟使得打印出的零件不僅外形精確，而且具有優異的力學屬性。
亮點產品
1.工業級連續碳纖維3D打印設備TOYI Y600
工業級連續碳纖維3D打印設備TOYI Y600，搭配全新升級的iFiber設計切片軟件，支持完全自定義、參數化的增強路徑設計。設備具有獨創的完全自主知識產權的連續碳纖維復合絲材制備技術，實現了復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度、剛度和優異的耐高溫、抗腐蝕等性能。
△TOYI Y600
性能優勢：
●超大打印尺寸：600mm*500mm*400mm，120升超大打印體積，遠超同級別進口設備。
●高精度控制系統：基于西門子SIMATIC T-CPU的高精度控制系統，400mm/s下高精度、高穩定性打印。
●支持耐高溫材料打印：PEEK/PEI等耐高溫材料、PA/PETG/PLA等及其短纖增強材料；兼容1K/3K連續碳纖維復合絲材。
●精準溫度管理控制：噴頭溫度450℃，200℃腔體溫度，250℃平臺溫度，水冷散熱系統實現高效精準溫度控制。
●高效率工業生產：材料的一致性、設備的穩定性和軟件的可靠性，滿足用戶7*24小時高可靠性高效率生產制造。
同異科技擁有系列打印機產品：
△同異科技系列打印機產品
●T300：增材制造復合材料領域“材料-工藝-結構-性能”研究，針對高校科研院所、企業研發需求。
●T420：面向常規尺寸、常溫工程材料的復合材料零部件的生產制造。
●Y600：超大尺寸、高溫打印、工業級；7*24小時高可靠性工業生產應用。
2.iFiber增強設計軟件
△iFiber增強設計軟件
從力學性能“增強（reinforcement）”的底層邏輯出發，不同于傳統的幾何“填充（infill）”概念，iFiber是⼀款為連續纖維增強3D打印技術量身定做、全新理念的⼀款設計軟件。iFiber獨創的基于“力流”增強設計，基于零件幾何與力學信息的連續碳纖維的增強策略，可充分發揮連續碳纖維的力學特性，極大提升零件的結構效率。除了提供了傳統隨形、網格等多種連續碳纖維增強策略，iFiber實現了完全自定義、完全參數化的增強路徑設計，用戶可以根據需求、隨心所欲設計纖維增強方案。
未來展望
在中國，CFAM技術被視為加快實現智能制造的重要手段之一，對于推動中國制造業由“中國制造”向“中國智造”轉型升級具有重要意義。在“中國制造2025”國家規劃中，CFAM技術占據了重要位置。
目前，CFAM技術在航空航天、交通運輸等多個領域得到大量應用。研究人員對CFAM成形工藝、制造設備進行了深入分析，并對未來發展趨勢進行了預測，預計CFAM技術將繼續在提高復合材料力學性能、優化工藝參數、擴大材料選擇范圍等方面取得更多突破。CFAM技術的發展也帶來了新的設計機遇和創新應用。
總的來說，CFAM技術已經從早期的概念和原型制造發展到現在的工業應用和產品創新階段。隨著研究的深入和技術的成熟，CFAM技術有望在未來實現更廣泛的應用和更大的產業影響。
(責任編輯：admin)
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