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前所未有的创新！美开发连续纤维复合材料原位固化3D打印技术

2019-11-16 18:24:49

5月15日，记者了解到，美国Spatial公司所属企业Dassault Systèmes与美国Continuous Composites公司合作，利用前者的3D打印软件和后者的连续纤维增强复合材料的3D打印技术（CF3D），开发了一种无模具、非热压罐复合材料成型工艺。

据称，CF3D工艺应用工业机器人直接对连续干纤维进行打印，并原位浸渍树脂，无需昂贵的模具、热压罐、烘箱等设备。该工艺适用于航空级碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。在打印过程中，纤维在打印头中浸渍快速固化树脂。随后，在CF3D软件的控制下，工业机器人的打印头按照设计路径移动，预浸纤维也从打印头中被拉出。最后，预浸纤维在高强度能量源（如紫外光UV、热能等）作用下完成固化，从而形成3D复合材料部件。

“CF3D工艺摒弃了过去采用二维铺层堆叠出部件的传统工艺，实现了真正意义上的3D打印。因此，我们需要一套新的软件系统来驱动CF3D专利技术，”Continuous Composites 公司首席执行官Tyler Alvarado表示。“Spatial的CGM Core Modeler不仅为我们的软件提供了强大的几何运算支持，还赋予了打印头快速灵活的空间移动能力，为借助CF3D工艺打印出复杂形状的产品带来了便利。除了CGM Core Modeler，CGM Polyhedra为工作流程带来更多的可能性也同样令人兴奋。现在，将Polyhedra和B-rep模型结合起来，工作流程实现了前所未有的创新。”

CF3D专利技术是一种革命性的复合材料制造工艺。

与采用昂贵的预浸纤维不同，它是在打印头内采用快速固化的热固性树脂对高性能的连续干纤维（如AS4、IM7和T1100等）进行浸渍。

该打印头被连接到采用CF3D 软件控制的一台工业机器人上。

将完全浸渍的纤维从打印头中拉出后，用高强度能源（如紫外线、热等）直接作用在湿纤维上，纤维瞬间固化，从而获得一个真正的3D复合材料部件。

由于纤维被拉出后立即固化，因此CF3D技术不需要模具或其他支撑材料。

这使得设计可以随时更改，缩短了交付时间，而且复杂的设计可以采用又强又轻的复合材料被打印出来。

CF3D 不限于铺叠的2D层压板，还可以从XY平面向Z方向打印纤维，这就开启了设计的可能性，通过在主应力应变方向离散打印纤维，使得载荷路径得到优化。

现在，多个组件可以变成单独的一个部件，减少了紧固件，使得部件更轻、更有效。

双方的合作使Continuous Composites公司获得了授权使用行业领先3D CAD软件开发工具包InterOp的机会。同时，Spatial的3D InterOp工具包也使Continuous Composites能够将所有主流的3D数据交换格式引入到CF3D软件中去。

Continuous Composites凭借该技术在今年的JEC展会上成为了3D打印类创新产品奖得主。

CF3D工艺的主要优势是：

☘消除了昂贵的资产装备，如模具、热压罐和加热炉；