為美空軍和航空公司機(jī)翼展示連續(xù)纖維打印CF3D技術(shù),，Continuous Composites

導(dǎo)讀：CF3D技術(shù)是美國Continuous Composites公司開發(fā)的復(fù)合材料技術(shù)，將高性能連續(xù)纖維與快速固化的熱固性樹脂相結(jié)合,，經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)甫一問世就受到了多方青睞（開創(chuàng)性技術(shù)：連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印Continuous Composites，獲阿科瑪投資,；連續(xù)纖維復(fù)合3d打印廠商Continuous Composites獲得Saint-Gobain戰(zhàn)略投資）。

△視頻：無支撐連續(xù)纖維3D打印

南極熊獲悉,，美國Continuous Composites于2021年4月7日宣布,，已經(jīng)通過全球安全和航空航天公司洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin，NYSE：LMT）成功完成了空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）為期兩年的機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（WiSDM）合同,，制造低成本可磨損飛機(jī)（LCAA）機(jī)翼,。項(xiàng)目著重于一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范式，加上相稱的材料和制造,，降低可磨損機(jī)身結(jié)構(gòu)的成本和交貨時(shí)間,。Continuous Composites的連續(xù)纖維3D打�,。–F3D ®）技術(shù)成功地打印了機(jī)翼組件結(jié)構(gòu)——碳纖維翼梁。經(jīng)過靜態(tài)測試,，3D打印的粱在壓縮挫曲之前達(dá)到了設(shè)計(jì)極限載荷的160％（DLL）,。

△Continuous Composites碳纖維機(jī)翼翼梁的結(jié)構(gòu)性能證明達(dá)到設(shè)計(jì)極限載荷的160％

項(xiàng)目依賴于一系列創(chuàng)新材料和制造工藝，包括CF3D ®打印的翼梁,、長纖維注塑成型翼肋,、3D打印工具、自動纖維鋪放的蒙皮,、自動鉆孔和機(jī)器人裝配,。更具體地說，Continuous Composites打印了兩個8英尺（約2.4米）長,、4磅（約1.8公斤）重的碳纖維錐形C通道梁,。

△機(jī)翼結(jié)構(gòu)圖

這種用于復(fù)合材料制造的新穎方法基于一個運(yùn)動平臺，由刀具路徑生成軟件驅(qū)動,，可以原位浸漬有連續(xù)干纖維的快速切割熱固性樹脂,。技術(shù)通過模塊化改進(jìn)了末端執(zhí)行器，利用全自動過程,，具有切割和重新進(jìn)給功能,，可在結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)懸空打印和零件厚度可變。顯著降低了成本并縮短了交貨時(shí)間,，并且能夠生產(chǎn)比金屬強(qiáng)度和重量比更好的高質(zhì)量復(fù)合材料零件,。

△Continuous Fiber 3D Printing

機(jī)翼組件交付給美國空軍進(jìn)行靜載荷測試，測試結(jié)果完全組裝的機(jī)翼承受的載荷為設(shè)計(jì)極限載荷的160％,，而CF3D打印的翼梁沒有明顯損傷,。打印翼梁的纖維體積分?jǐn)?shù)達(dá)到了60％，約有1％至2％的空隙,。

△CF3D技術(shù)

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目經(jīng)理Ray Fisher認(rèn)為CF3D 提供了一個創(chuàng)新的制造技術(shù),，實(shí)現(xiàn)低成本和生產(chǎn)速度以及響應(yīng)能力靈活的可磨損機(jī)身結(jié)構(gòu)。Continuous Composites首席執(zhí)行官Tyler Alvarado稱CF3D顯著降低成本,，同時(shí)機(jī)械性能的設(shè)計(jì)自由度超過了航空航天所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn),。并表示公司正在采取下一步行動，選擇長期國防部主要合作伙伴,。

△連續(xù)纖維

CF3D技術(shù)

CF3D®是一項(xiàng)專利技術(shù),，將高性能連續(xù)纖維與快速固化的熱固性樹脂相結(jié)合，可以經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu),。CF3D®由可配置的硬件,、專有軟件和可定制的材料組成，用于強(qiáng)大,、輕便的應(yīng)用,。這項(xiàng)技術(shù)從連續(xù)的干纖維開始,，同時(shí)用末端執(zhí)行器原位浸漬熱固性樹脂。擠出后立即固化纖維+樹脂的混合材料,。末端執(zhí)行器由專用軟件驅(qū)動的運(yùn)動平臺移動,。零件經(jīng)過精確打印，并使用連續(xù)纖維進(jìn)行了優(yōu)化,，以實(shí)現(xiàn)最高性能,。整個技術(shù)包括必要的硬件、材料,、軟件和運(yùn)動平臺,。

△CF3D技術(shù)詳細(xì)視頻

利用先進(jìn)的復(fù)合材料提高增材制造的性能和功能。結(jié)構(gòu)纖維（例如,，碳,、玻璃、芳族聚酰胺）和功能性纖維（例如,，光學(xué),、金屬）在單步過程中進(jìn)行打印。CF3D使用的聚合物基質(zhì)材料可調(diào)節(jié)機(jī)械性能,、熱傳遞和環(huán)境耐久性,，滿足各種客戶的規(guī)格。材料的靈活性為用戶提供無限的材料組合,。

△可無支撐打印材料

CF3D是一個自動化的過程,，通過在負(fù)載條件的方向上進(jìn)行離散打印，利用了連續(xù)纖維的真正各向異性特性,。連續(xù)復(fù)合材料技術(shù)不需要模具,、烘箱和高壓滅菌過程，直接實(shí)現(xiàn)終端生產(chǎn),。CF3D可以將多個組件合并成一個打印零件,，并嵌入功能,，所有這些都可以在一個制造過程中完成,。CF3D的優(yōu)勢使成品復(fù)合材料部件的成本成倍降低，并且無論零件多大多小,，都會支持,。

△打印頭在原地浸漬纖維,，擠出后立即固化纖維+樹脂的混合材料。

南極熊了解到,，CF3D技術(shù)由AutoDesk的AI驅(qū)動設(shè)計(jì)軟件開發(fā)復(fù)雜設(shè)計(jì),，并且可以充分利用連續(xù)纖維材料的各向異性特性來優(yōu)化載荷路徑,。Comau機(jī)器人出色的軌跡控制和高重復(fù)性，以及CF3D中使用的熱固性樹脂的即時(shí)固化功能,，使系統(tǒng)能夠通過自由空間,、管子、多層碳纖維面板和自由空間快速打印無需支撐的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)與連續(xù)纖維材料橋接,。

△沒有任何限制

關(guān)于連續(xù)復(fù)合材料

Continuous Composites成立于2015年,，總部位于愛達(dá)荷州Coeur d'Alene，擁有世界上最早的連續(xù)纖維3D打�,。–F3D®）專利授權(quán),。CF3D®提供最先進(jìn)的復(fù)合材料和增材制造解決方案，重新定義了主流制造,。CF3D®工藝?yán)��?D打印工藝來釋放復(fù)合材料的功能,，以降低傳統(tǒng)制造中的高成本、較長的交貨時(shí)間和設(shè)計(jì)約束,。CF3D®帶來了可定制快速固化熱固性材料解決方案,，提高了復(fù)合材料的使用率。

參考閱讀：

1. 開創(chuàng)性技術(shù)：連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印ContinuousComposites,，獲阿科瑪投資
2. 連續(xù)纖維復(fù)合3d打印廠商ContinuousComposites獲得Saint-Gobain戰(zhàn)略投資
3. Continuous Composites Demonstrates CF3D Technology forLockheed Martin and The Air Force Research Laboratory’s Wing Structure Designfor Manufacturing (WiSDM) Project

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