通知：連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù)發(fā)明專利,，正在許可授權(quán)

在傳統(tǒng)制造業(yè)中,，與金屬材料相比，連續(xù)纖維增強(qiáng)高分子聚合物復(fù)合材料由于密度小,、比強(qiáng)度高,，已廣泛應(yīng)用于汽車、軌道交通及航空航天等需要重量輕而強(qiáng)度高的領(lǐng)域,。在3D打印智能制造領(lǐng)域,，也在沿著傳統(tǒng)制造業(yè)材料的發(fā)展方向進(jìn)行迭代，自2015年Markforged公司銷售全球第一臺(tái)商用（桌面級(jí)）連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印打印機(jī)以來(lái),，連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù)逐漸成為3D打印領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)和重點(diǎn),。南極熊也曾做過(guò)多次相關(guān)報(bào)道。

上圖數(shù)據(jù)來(lái)源：《連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印中國(guó)專利分析》,，作者：宋聰雨,、鄭凱，《中國(guó)塑料》2021年4月第4期第35卷,。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)桌面級(jí)連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印研究較多,，國(guó)內(nèi)廠商也開(kāi)始推出相應(yīng)的商業(yè)化3D打印機(jī)，相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)對(duì)于中大型連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料3D打印設(shè)備的研究則少一些,，目前尚未有商業(yè)化設(shè)備,。

在科技部公布的“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中，將“大幅面纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料增材制造技術(shù)與裝備”納入其中,，并強(qiáng)調(diào)了“研制纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料多絲束擠出增材制造裝備”,。

為了助力連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù)（尤其是中大型連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù)和設(shè)備）向前邁進(jìn)一小步，國(guó)內(nèi)連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù)發(fā)明專利的發(fā)明人（專利權(quán)人）意向?qū)⑵浒l(fā)明專利實(shí)施對(duì)外授權(quán)許可,，涉及的專利包括：
1,，《一種熔融堆積 3D 打印機(jī)及其打印方法》，專利號(hào)：ZL 2014 1 0469682.0,，申請(qǐng)日：2014年9月15日,；
2，《一種連續(xù)長(zhǎng)纖維復(fù)合熔融堆積的3D打印機(jī)》,，專利號(hào)：ZL 2015 2 0025281.6,，申請(qǐng)日：2015年1月14日。

增材制造（3D打�,。┘夹g(shù)經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展,，很多人對(duì)于3D打印已經(jīng)耳熟能詳，3D打印在快速模型,、個(gè)性化定制,、零部件整合重構(gòu)等方面有著越來(lái)越多的應(yīng)用。
目前市場(chǎng)上銷售的各種技術(shù)類型的3D打印設(shè)備中,，銷售數(shù)量占比最大的是熔融沉積類（簡(jiǎn)稱FDM,，擠出類3D打印）技術(shù),，由于其工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單,、生產(chǎn)成本較低，設(shè)備操作也相對(duì)簡(jiǎn)單,，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境沒(méi)有苛刻的要求,，材料的配套也相對(duì)成熟等等，使其成為受眾數(shù)量最大的一種3D打印技術(shù),。

常規(guī)的高分子材料3D打印技術(shù)中,，與傳統(tǒng)的模塑加工相比，無(wú)論是FDM（FFF）,、SLS,、SLA/DLP，材料無(wú)論是熱塑性材料或是光敏樹(shù)脂,，打印的產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)低一些,，經(jīng)常無(wú)法作為終端零部件直接使用,，因此限制了3D打印技術(shù)在一些工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景上的使用。

為了提高高分子材料3D打印產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度,，擴(kuò)大其使用場(chǎng)景,，使用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行3D打印是一種行之有效的路徑。常見(jiàn)的增強(qiáng)纖維種類主要有：碳纖維,、玻璃纖維,、芳綸纖維、金屬纖維等,。而纖維的形式則有短纖維和連續(xù)纖維兩種。打個(gè)比方,，類比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),，高分子材料是“混凝土”，連續(xù)纖維可類比為長(zhǎng)鋼筋,，短纖維可類比為鋼釘,。“鋼釘”（短纖維）的長(zhǎng)徑比較小,，對(duì)“混凝土”（高分子材料）的增強(qiáng)作用遠(yuǎn)不如“長(zhǎng)鋼筋”（連續(xù)纖維）,。相對(duì)于短纖維增強(qiáng)，連續(xù)纖維增強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度有著數(shù)倍甚至數(shù)十倍的提升,，尤其是在拉伸強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度方面,，當(dāng)連續(xù)纖維如碳纖維達(dá)到一定的百分比含量時(shí)其強(qiáng)度可以超過(guò)鋁合金。

雖然連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印的產(chǎn)品在機(jī)械強(qiáng)度上仍不及傳統(tǒng)連續(xù)纖維模塑方式（纏繞,、模壓等）所成型的產(chǎn)品,，但3D打印有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，3D打印不需要模具,，可快速成型,，更關(guān)鍵的是3D打印的產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度比傳統(tǒng)的模塑方式有著大幅度的提升，能快速成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品,。

△ZL 2014 1 0469682.0技術(shù)原理圖

△ZL 2015 2 0025281.6技術(shù)原理圖

本次擬對(duì)外授權(quán)許可的連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印發(fā)明專利（以下簡(jiǎn)稱本專利）,，在技術(shù)方案上有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

1，“一步法”工藝方法
被3D打印行業(yè)人士所熟知的Markforged公司的桌面級(jí)連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印機(jī),，有兩個(gè)打印頭,，一個(gè)打印非增強(qiáng)材料或短纖維增強(qiáng)材料（線材），另一個(gè)打印連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合線材,，我們姑且稱之為“兩步法”工藝,。
而本專利方法，在同一個(gè)打印頭同一次打印行程中既可打印非增強(qiáng)材料（或短纖維增強(qiáng)材料）,，也可打印連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,，而無(wú)需切換打印頭,，我們稱之為“一步法”。

2,，使用塑料顆粒
本專利的連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù),，可直接使用市面上標(biāo)準(zhǔn)化的塑料顆粒，無(wú)需像FFF工藝那樣先將塑料顆粒擠出成線材再打印,，材料成本更低,，選擇面更廣。

3,，基于成熟的螺桿式擠出技術(shù)
本專利使用的是螺桿擠出技術(shù),，目前在塑機(jī)領(lǐng)域（注塑機(jī)、擠出機(jī)）,，螺桿的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已相當(dāng)成熟,。

4，連續(xù)纖維主動(dòng)進(jìn)料
本專利技術(shù)方案中,，連續(xù)纖維采用“推進(jìn)式”主動(dòng)進(jìn)料方式,，而非“牽拉式”的被動(dòng)進(jìn)料方式，可有效提高打印速度及打印的可靠性,。

5,，連續(xù)纖維可定長(zhǎng)主動(dòng)切斷
本專利技術(shù)方案中，連續(xù)纖維可定長(zhǎng)切斷,，這有利于提高連續(xù)纖維增強(qiáng)的路徑規(guī)劃的靈活性,。

在終端產(chǎn)品應(yīng)用方面，在航空航天,、軌道交通,、汽車（尤其是新能源汽車）等領(lǐng)域存在著大量的輕量化需求，如中大型的無(wú)人機(jī),、飛行汽車,，飛機(jī)上的座椅支架（目前為鋁合金材料）等。

曾經(jīng)廣受媒體報(bào)道的由Local Motors公司生產(chǎn)的3D打印汽車Strati,，號(hào)稱是第一輛真正上路,、而且接受媒體試駕的3D打印汽車產(chǎn)品，采用的是大幅面3D打印機(jī),，使用的材料是短碳纖維增強(qiáng)ABS塑料顆粒,。由于是短纖維增強(qiáng)，其機(jī)械強(qiáng)度還是有一定的局限性,。試想一下,，如果連續(xù)碳纖維增強(qiáng)來(lái)進(jìn)行車身框架3D打印，其車身強(qiáng)度也許會(huì)有數(shù)倍的提升,，而成本可能只會(huì)小幅度增加,，如果使用連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)3D打印,，則會(huì)有更高的經(jīng)濟(jì)性。

△圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)

本專利的連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印技術(shù),，更適合應(yīng)用于中大型的連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印設(shè)備,。

如對(duì)本專利感興趣，有意向獲取授權(quán)許可的,，歡迎聯(lián)系本專利的發(fā)明人（專利權(quán)人）余金文 18675949495,。