复合材料3D打印技术的发展和应用

复合材料3D打印是一种新兴的增材制造技术，适用于各个行业的应用。目前，主要使用的纤维有碳纤维、玻璃纤维和凯夫拉。碳纤维具有卓越的强度重量比和高刚度，适用于航空航天、汽车和建筑等行业。玻璃纤维成本效益高，广泛适用于多种应用。凯夫拉是一种耐用的纤维，具有高强度和耐热性，适用于制造承受振动和耐磨性的部件。

复合材料3D打印的核心是复合材料本身，它由至少两种成分制成，具有特殊的性能，适用于各个行业的3D打印应用。近年来，复合材料3D打印技术越来越受欢迎。许多公司开始使用这项技术，如Impossible Objects等公司。预计到2030年，复合材料3D打印市场将达到17.3亿美元（约为126亿人民币）。

△3D打印复合材料

碳纤维增强材料
如前所述，碳纤维增强材料通常用于复合材料的增材制造。碳纤维由化学家Joseph Swan于1860年发明，由相互连接的碳原子组成，形成排列成股的晶体结构，具有出色的稳定性。它以其卓越的强度重量比（是铝的两倍）而闻名，对于制造轻量化且坚固的终端部件具有重要价值。此外，注入碳纤维的材料具有高刚度、强大的拉伸强度和有效的耐化学性。

然而，在使用3D打印技术时，使用碳纤维需要特殊的考虑。例如，使用硬化钢打印喷嘴对于确保高质量零件的生产至关重要。类似的准则也适用于与碳纤维增强材料结合的基体材料。添加碳纤维后，PLA、PETG、尼龙、ABS或聚碳酸酯等各种基质可以变得更强、更轻。这些纤维不仅可以与热塑性塑料相协调，还可以与陶瓷混合，从而有助于创造新颖的应用。航空航天、汽车和建筑等行业都从碳纤维基复合材料中受益，利用其独特的性能。

△Moi复合材料公司推出的MAMBO船

实践证明，玻璃纤维增强的3D打印长丝，对于需要强大的机械性能和热弹性的工程原型和最终应用零件非常有价值。从建筑到海洋和体育应用，这种复合材料已经得到广泛认可。值得一提的例子包括Moi Composites与Autodesk、Catmarine、Micad和Owens Corning合作，使用玻璃纤维3D打印技术制造了MAMBO船。此外，荷兰公司MX3D使用这种材料3D打印了一座加固桥梁。

△凯夫拉复合材料的3D打印

Kevlar还拥有低密度、多功能应用和均匀分子结构等特性，有利于3D打印经过特殊抛光的高品质零件。许多行业都采用Kevlar增材制造。值得注意的是，汽车行业发现其在制造各种零部件的应用中具有价值。一个引人注目的例子是美国的Aptera Motors使用这种复合材料3D打印汽车部件，突显了增强材料在当代制造业中的潜力。（来源：南极熊  版权归原作者所有，如有侵权，请及时联系删除）