收藏：11家碳纖維3D打印公司，高強(qiáng)度高模量

碳纖維是高強(qiáng)度、高模量新型纖維材料，是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌，再經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的。這種材料“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比鋁還要輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕等優(yōu)異特性，在國(guó)防軍工和民用方面都有很高的應(yīng)用價(jià)值。正因?yàn)榫哂腥绱藘?yōu)異的特性，碳纖維這種材料在幾年前就進(jìn)入到了3D打印的視野中。南極熊3D打印網(wǎng)頁(yè)收到過(guò)大量關(guān)于碳纖維3D打印的需求咨詢。

碳纖維可以提供與金屬相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，但其重量卻非常輕，在需要考慮重量與強(qiáng)度比的行業(yè)，如航空航天、汽車、軌道交通等行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用前景。傳統(tǒng)工藝制造碳纖維過(guò)程十分復(fù)雜并需要大量人力勞動(dòng)，采用3D打印技術(shù)無(wú)疑會(huì)使碳纖維復(fù)合材料的制造更為便捷，同時(shí)大大減少人工投入，下面是碳纖維3D打印的幾種主流技術(shù)。

1. 激光燒結(jié)技術(shù)
材料特點(diǎn)： 短纖增強(qiáng)尼龍、PEEK、TPU等粉末材料
工藝特點(diǎn)：以一定比例混合短切碳纖維和尼龍材料，通過(guò)激光燒結(jié)實(shí)現(xiàn)一體成型。

2. 多射流熔融技術(shù)
材料特點(diǎn)： 短纖增強(qiáng)尼龍、PEEK、TPU等粉末材料
工藝特點(diǎn)：通過(guò)燈管加熱，在助溶劑作用下零件截面匯集足夠熱量實(shí)現(xiàn)熔化成型。

3. FDM技術(shù)
材料特點(diǎn)：長(zhǎng)纖增強(qiáng)PLA、尼龍、PEEK等絲材
工藝特點(diǎn)：通過(guò)FDM技術(shù)將長(zhǎng)纖維填充進(jìn)常規(guī)絲材中，起到增強(qiáng)作用。

此外，還有碳纖維編織、鋪疊等專業(yè)的碳纖維制造領(lǐng)域?qū)Ｓ眉夹g(shù)。

碳纖維材料和3D打印技術(shù)的結(jié)合可能對(duì)未來(lái)工業(yè)制造產(chǎn)生顛覆性影響。追根溯源，得先從兩者的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)來(lái)說(shuō)。碳纖維材料擁有其他材料沒(méi)有的性能：輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電性、高耐腐蝕性。而3D打印技術(shù)則能提供快速的設(shè)計(jì)迭代，制造出傳統(tǒng)工藝無(wú)法完成的復(fù)雜部件，還能讓設(shè)計(jì)更自由。碳纖維3D打印發(fā)展?jié)摿�巨大，然而就目前看，這項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段路要走。設(shè)備和材料的高昂價(jià)格、技術(shù)難題讓很多人望而卻步。

接下來(lái)南極熊就盤點(diǎn)一些有哪些碳纖維3D打印企業(yè)。

①Arevo Labs
Arevo Labs是一家集碳纖維3D打印硬件、軟件和材料開(kāi)發(fā)的公司，曾研制出碳纖維與碳納米管加強(qiáng)型3D打印線材，開(kāi)發(fā)了世界首個(gè)基于云平臺(tái)的智能AM軟件，能精確控制碳纖維方向。另外，該公司在2015年開(kāi)發(fā)出一個(gè)基于FDM技術(shù)的機(jī)器人3D打印平臺(tái)，能使用碳纖維復(fù)合材料制造出超強(qiáng)部件。

AREVO于2018年5月份獲得1,250萬(wàn)美元（8000萬(wàn)人民幣）的B輪融資。Arevo的技術(shù)將3D打印、基于網(wǎng)絡(luò)的軟件和定制原材料結(jié)合在一起。 它使用安裝在機(jī)器人手臂上的“沉積頭”來(lái)碳纖維打印出自行車車架的三維形狀。 這項(xiàng)技術(shù)能夠讓Arevo以300美元的成本制造自行車車架。

憑借其新資本， Arevo希望將其軟件和制造工藝商業(yè)化，以生產(chǎn)高強(qiáng)度零件，特別是航空零件。  CEO  Miller說(shuō)：“我們可以打印出你想要的尺寸，包括飛機(jī)的機(jī)身，碳纖維飛機(jī)的機(jī)翼�！�

②MarkForged
MarkForged是碳纖維3D打印企業(yè)中商業(yè)認(rèn)可度最高的，該公司于2014年推出世界首款桌面級(jí)碳纖維3D打印機(jī)Mark One，能將打印速度提升90%，同時(shí)還比傳統(tǒng)工藝便宜70% 。據(jù)了解，該公司的專利3D打印技術(shù)主要依賴于其獨(dú)有的雙打印頭，其中一個(gè)擠出尼龍材料而另一個(gè)則擠出專用的增強(qiáng)材料。MarkForged又推出了它的升級(jí)版---Mark Two，性能比第一代設(shè)備更優(yōu)。

③Electroimpact
Electroimpact公司主要致力于為航空制造行業(yè)提供纖維布置（AFP）設(shè)備。具體來(lái)說(shuō)，該設(shè)備能在大型復(fù)雜部件上高速鋪設(shè)復(fù)合碳纖維材料，速度可達(dá)2000英寸/分鐘。該技術(shù)能用于機(jī)翼、機(jī)身等大型飛機(jī)部件的制造。而為了進(jìn)一步滿足航空制造的要求，該公司對(duì)其獨(dú)有的AFP設(shè)備作了加強(qiáng)改進(jìn)，不僅速度得到了更快的提升，還增加了材料的兼容性。據(jù)了解，空客、波音等大型航空公司都是其客戶。

為了更好地滿足制造大型航空部件的需求，2016年該公司經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)打造出了一款更強(qiáng)大的AFP設(shè)備。它是模塊化的，配有機(jī)械臂，能快速更換打印頭，有更長(zhǎng)的工作軸和更快的材料沉積速度，還能使用更多種類的材料。目前，世界最大的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商之一Spirit AeroSystems公司已經(jīng)購(gòu)買了兩臺(tái)這種新設(shè)備。此外，空客、波音、龐巴迪和巴西航空這些大公司也是該公司的客戶。

NASA 位于阿拉巴馬州的馬歇爾宇航中心，用于建造火星等載人航天器中的零部件購(gòu)買過(guò)Electroimpact的3D打印設(shè)備�；�本工作原理和常見(jiàn)的3D 打印機(jī)類似，可以打印最寬近 8 米（26 英尺）的部件，這幾乎是航天器上零部件尺寸的上限了。比較核心的一點(diǎn)是 Electroimpact 開(kāi)發(fā)的 Automated Fiber Placement（AFP，碳纖維自動(dòng)放置）技術(shù)，最直接的效果是打印大型部件的速度，在不平整和復(fù)雜的表面上，它的打印速度可以達(dá)到 2000 英寸／分鐘，也就是 50 米／分鐘。

④Impossible Objects
mpossible Objects是一家美國(guó)3D打印公司，以復(fù)合碳纖維3D打印技術(shù)CBAM聞名，已經(jīng)推出了采用此技術(shù)的首款3D打印機(jī)Model One。Impossible Objects推出了其革命性的碳纖維3D打印技術(shù)---CBAM，能打印碳纖維和玻璃纖維等材料，甚至宣稱可以制造出同類產(chǎn)品10倍強(qiáng)度的物件。CBAM技術(shù)的加工過(guò)程中需要向碳纖維層噴射粘合劑，另外后期的熱處理去除粘合劑的過(guò)程也必不可少。

憑借以上這些，該公司再次成功獲得資本青睞，在A輪融資中得到了640萬(wàn)美元（約4217萬(wàn)人民幣）。值得一提的是，如果算上之前的部分，該公司迄今為止得到的總投資額就超過(guò)了900萬(wàn)美元（約5900萬(wàn)人民幣）。

⑤EnvisionTEC
EnvisionTEC與2016年中推出SLCOM 1工業(yè)級(jí)復(fù)合材料3D打印機(jī)，該打印的核心技術(shù)是EnvisionTec擁有專利的SLCOM(selective lamination composite object manufacturing )技術(shù)。SLCOM可以用來(lái)加工玻璃纖維織物、碳纖維織物或其他品種的加強(qiáng)型芳綸纖維織物，可選擇使用尼龍6、尼龍11、尼龍12、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚碳酸酯和很多其他材料予以增強(qiáng)。適用于航空航天、汽車、消費(fèi)品、體育用品和醫(yī)療領(lǐng)域潛在應(yīng)用的高品質(zhì)3D打印零部件的定制化。這些復(fù)合材料可度身定制，使其具備非凡的韌性、耐候性、減震性能、不易燃性、高耐磨性和高強(qiáng)度重量比。

⑥Stratasys
2018年8月，美國(guó)3D打印巨頭Stratasys正式發(fā)售價(jià)格實(shí)惠的碳纖維填充尼龍12材料專用增材制造系統(tǒng)，該工業(yè)級(jí)Fortus 380mc碳纖維3D打印機(jī)曾在今年3月首次亮相，目前已經(jīng)面向全球市場(chǎng)正式出貨，國(guó)內(nèi)售價(jià)53萬(wàn)元人民幣（含稅）。

Stratasys預(yù)計(jì)，生產(chǎn)工具和夾具的企業(yè)，以及汽車、休閑運(yùn)動(dòng)裝備、海洋裝備、矯形器和假體、國(guó)防、航天、醫(yī)療器材、石油和天然氣等行業(yè)將率先使用Fortus 380mc CFE 3D打印機(jī)。


⑦AON3D
ON3D全新的AON-M2 3D打印機(jī)擁有“同類產(chǎn)品中最佳的溫度性能”，這款全新的3D打印機(jī)可以打印PEEK，Ultem和其他航空級(jí)熱塑性塑料（包括碳纖維填充型號(hào)），打印倉(cāng)溫度可以達(dá)到120°C，AON3D認(rèn)為這對(duì)于第一層粘合，減少零件翹曲以及改善層間粘合至關(guān)重要。打印噴頭的溫度可以加熱到450℃。

在尺寸方面，3D打印機(jī)具有455 x 455 x 635毫米（18 x 18 x 25英寸）的大型構(gòu)建區(qū)域，可用于大型部件或批量作業(yè)的打印。其最大XY速度為500 mm / s，最大Z速度為100 mm / s，Z層高度為0.05 mm至0.5 mm，理論XY分辨率為0.025 mm。

⑧多巴科技
早在2016年，北京多巴科技自行研發(fā)出了適合家具行業(yè)使用的碳纖維3D打印機(jī)，可以打印出巨大的異形家具，而且打印速度（按照單位時(shí)間出料量）比普通FDM快50倍、相同體積比ABS/PLA等塑料輕15%、強(qiáng)度比普通ABS/PLA高300%。

2018年5月，中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)第八屆會(huì)員代表大會(huì)暨第十四屆年會(huì)在北京開(kāi)幕，多巴科技在本次展會(huì)上展示出的3D打印與銑削復(fù)合加工中心，該設(shè)備主要可以打印碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維符合材料，售價(jià)是96萬(wàn)左右，制作木模具比傳統(tǒng)木模制造效率提升5-10倍，而成本降低50%。

⑨Cikoni
該公司開(kāi)發(fā)出了一種名為AdditiveCARBON的混合制造技術(shù)，可以將碳纖維添加到3D打印過(guò)程中，從而制造出碳纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)機(jī)器人支持的3D纏繞工藝來(lái)鋪放碳纖維，在3D打印基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)充當(dāng)壓縮負(fù)載的情況下直接沿負(fù)載路徑實(shí)現(xiàn)連續(xù)的碳纖維增強(qiáng)。

這種混合技術(shù)能降低碳纖維3D打印件的制造成本并縮短制造時(shí)間。此外，它還能減少打印件的必要構(gòu)建體積�？傮w而言，它十分適用于制造醫(yī)用假肢、飛機(jī)部件這樣“既需要盡量輕，又需要不同組件有明顯區(qū)別”的物品。

⑩斐帛科技
斐帛科技研發(fā)的高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造（3D打印）技術(shù)，打印的Cf/PLA復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度達(dá)到了390MPa，是傳統(tǒng)PLA零件（48-53MPa）的7倍，性能與鋁合金相當(dāng)，重量卻減少五分之二。

連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在航天航空、高速列車和船舶等領(lǐng)域，然而傳統(tǒng)制造工藝無(wú)法對(duì)其一體化成型，周期長(zhǎng)、成本高限制了復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，因此，該公司提出了基于連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印的復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的一體化制造工藝，所制備的連續(xù)芳綸纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，在纖維體積含量達(dá)到11%時(shí)，抗壓性能達(dá)到17MPa，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)制造方式的波紋輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。

⑪Fortify數(shù)字復(fù)合材料制造

Fortify由東北大學(xué)的畢業(yè)生創(chuàng)立，“優(yōu)化復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)”，“使優(yōu)化的復(fù)合材料易于制造�！笨偛课挥隈R薩諸塞州波士頓的公司開(kāi)發(fā)了其專有的Flexprint技術(shù)，將磁性與數(shù)字光處理相結(jié)合（ DLP）準(zhǔn)確地管理復(fù)合纖維的排列。

Fortify的聯(lián)合創(chuàng)始人兼業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)副總裁Karlo Delos Reyes評(píng)論說(shuō)：“這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻，開(kāi)展3D打印業(yè)務(wù)，我們認(rèn)為我們擁有針對(duì)各種應(yīng)用的差異化和引人注目的技術(shù)，我們很高興能夠在展會(huì)上展示并向更大的Formnext社區(qū)展示Fortify的數(shù)字復(fù)合材料制造�！�

△Flexprint 3D打印碳纖維部件，用于航空航天

如果你對(duì)碳纖維3D打印機(jī)感興趣，可聯(lián)系南極熊�；蛘咧苯犹顚懶枨�https://www.wenjuan.com/s/JZVzEj/

碳纖維打印的應(yīng)用領(lǐng)域，挺多的