收藏：11家碳纖維3D打印公司,，高強度高模量

碳纖維是高強度、高模量新型纖維材料,，是由片狀石墨微晶等有機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,，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕等優(yōu)異特性,，在國防軍工和民用方面都有很高的應(yīng)用價值,。正因為具有如此優(yōu)異的特性，碳纖維這種材料在幾年前就進入到了3D打印的視野中,。南極熊3D打印網(wǎng)頁收到過大量關(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)膹姸龋�但其重量卻非常輕,，在需要考慮重量與強度比的行業(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)工藝制造碳纖維過程十分復(fù)雜并需要大量人力勞動，采用3D打印技術(shù)無疑會使碳纖維復(fù)合材料的制造更為便捷,，同時大大減少人工投入,，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： 短纖增強尼龍、PEEK,、TPU等粉末材料
工藝特點：以一定比例混合短切碳纖維和尼龍材料,，通過激光燒結(jié)實現(xiàn)一體成型。

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

3. FDM技術(shù)
材料特點：長纖增強PLA,、尼龍、PEEK等絲材
工藝特點：通過FDM技術(shù)將長纖維填充進常規(guī)絲材中,，起到增強作用,。

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)合可能對未來工業(yè)制造產(chǎn)生顛覆性影響。追根溯源,，得先從兩者的獨特優(yōu)勢來說,。碳纖維材料擁有其他材料沒有的性能：輕質(zhì)、高強度,、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)計迭代,，制造出傳統(tǒng)工藝無法完成的復(fù)雜部件,，還能讓設(shè)計更自由。碳纖維3D打印發(fā)展?jié)摿�巨��,，然而就目前看,，這項技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還有很長一段路要走。設(shè)備和材料的高昂價格,、技術(shù)難題讓很多人望而卻步,。

接下來南極熊就盤點一些有哪些碳纖維3D打印企業(yè)。

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

AREVO于2018年5月份獲得1,250萬美元（8000萬人民幣）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,。 它使用安裝在機器人手臂上的“沉積頭”來碳纖維打印出自行車車架的三維形狀,。 這項技術(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)高強度零件，特別是航空零件,。  CEO  Miller說：“我們可以打印出你想要的尺寸,，包括飛機的機身，碳纖維飛機的機翼,�,！�

②MarkForged
MarkForged是碳纖維3D打印企業(yè)中商業(yè)認可度最高的，該公司于2014年推出世界首款桌面級碳纖維3D打印機Mark One,，能將打印速度提升90%,，同時還比傳統(tǒng)工藝便宜70% 。據(jù)了解,，該公司的專利3D打印技術(shù)主要依賴于其獨有的雙打印頭,，其中一個擠出尼龍材料而另一個則擠出專用的增強材料。MarkForged又推出了它的升級版---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,。具體來說,，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2000英寸/分鐘,。該技術(shù)能用于機翼,、機身等大型飛機部件的制造。而為了進一步滿足航空制造的要求,，該公司對其獨有的AFP設(shè)備作了加強改進,，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)過重新設(shè)計打造出了一款更強大的AFP設(shè)備。它是模塊化的,，配有機械臂,，能快速更換打印頭,，有更長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,，世界最大的飛機結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商之一Spirit AeroSystems公司已經(jīng)購買了兩臺這種新設(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買過Electroimpact的3D打印設(shè)備�,；�本工作原理和常見��3D 打印機類似,，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,。比較核心的一點是 Electroimpact 開發(fā)的 Automated Fiber Placement（AFP,，碳纖維自動放置）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到 2000 英寸／分鐘，也就是 50 米／分鐘,。

④Impossible Objects
mpossible Objects是一家美國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倍強度的物件,。CBAM技術(shù)的加工過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640萬美元（約4217萬人民幣）。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了900萬美元（約5900萬人民幣）。

⑤EnvisionTEC
EnvisionTEC與2016年中推出SLCOM 1工業(yè)級復(fù)合材料3D打印機,，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可以用來加工玻璃纖維織物、碳纖維織物或其他品種的加強型芳綸纖維織物,，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。適用于航空航天,、汽車,、消費品、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、高耐磨性和高強度重量比,。

⑥Stratasys
2018年8月,，美國3D打印巨頭Stratasys正式發(fā)售價格實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Fortus 380mc碳纖維3D打印機曾在今年3月首次亮相,，目前已經(jīng)面向全球市場正式出貨,，國內(nèi)售價53萬元人民幣（含稅）。

Stratasys預(yù)計,，生產(chǎn)工具和夾具的企業(yè),，以及汽車、休閑運動裝備,、海洋裝備,、矯形器和假體、國防,、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,。


⑦AON3D
ON3D全新的AON-M2 3D打印機擁有“同類產(chǎn)品中最佳的溫度性能”，這款全新的3D打印機可以打印PEEK,，Ultem和其他航空級熱塑性塑料（包括碳纖維填充型號）,，打印倉溫度可以達到120°C，AON3D認為這對于第一層粘合,，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,，可以打印出巨大的異形家具，而且打印速度（按照單位時間出料量）比普通FDM快50倍,、相同體積比ABS/PLA等塑料輕15%,、強度比普通ABS/PLA高300%。

2018年5月,，中國鑄造協(xié)會第八屆會員代表大會暨第十四屆年會在北京開幕,，多巴科技在本次展會上展示出的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,，售價是96萬左右,，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打印過程中，從而制造出碳纖維增強結(jié)構(gòu),。通過機器人支持的3D纏繞工藝來鋪放碳纖維,，在3D打印基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)充當(dāng)壓縮負載的情況下直接沿負載路徑實現(xiàn)連續(xù)的碳纖維增強。

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)合材料抗彎強度達到了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)制造工藝無法對其一體化成型,，周期長,、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PLA復(fù)合材料輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，在纖維體積含量達到11%時,，抗壓性能達到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)開發(fā)副總裁Karlo Delos Reyes評論說：“這是一個激動人心的時刻,，開展3D打印業(yè)務(wù),，我們認為我們擁有針對各種應(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

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碳纖維打印的應(yīng)用領(lǐng)域,，挺多的