构建未来：探索连续纤维3D打印的先行者(2)
时间：2024-05-29 09:02 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
2.桌面级300系列
△桌面级300系列
长江工研院推出的桌面级300系列打印机面向高校及科研院所探究短/连续纤维复合材料“成形-工艺-结构-性能”研究应用需求，融合先进的自研路径规划软件，通过短/连续纤维高度自定义路径规划设计，实现短/连续纤维复合材料的精准协同成形，为连续纤维复合材料增材制造技术领域的探索创新提供全套技术解决方案。设备主要特点如下：
●专业性一双喷头支持短/连续纤维自动切换
●开放性一广泛支持市场化及定制化丝材
●灵活性一配套高可设计性路径规划软件
Markforged
Markforged成立于2013年，总部位于马萨诸塞州，在全球拥有约250名员工，其业务遍及全球：航空航天、电子制造、医疗、汽车制造，教育、包装、工业设备等行业。Markforged被《福布斯》（Forbes）评为“十亿美元创业公司”，并在2019年Deloitte Fast 500中名列美国增长最快的硬件公司第二名，2021年7月15日，金属和连续纤维增材制造商Markforged宣布在纽约证券交易所上市。可以说，Markforged是连续纤维复合材料3D打印硬件市场的领导者，2023年年收入超过1亿美元（约合7亿人民币）。
△适用于各种场景下的打印机
主要技术
Markforged的连续纤维技术（Continuous fiber reinforcement ，CFR）是该公司的核心创新之一，在3D打印过程中将连续纤维嵌入热塑性基材中，从而生产出具有金属强度的零件，为制造业提供了降本增效的解决方案，同时也为设计和工程师提供了更大的设计自由度和快速迭代的能力。Markforged连续纤维技术的特点如下：
●超高强度连续纤维：Markforged的碳纤维是一种超高强度的连续纤维，可以自动铺设成各种几何形状，当与Onyx等复合基材结合时，可以生产出与6061-T6铝合金相媲美的强度零件。
●极高刚度：碳纤维具有极高的刚度和超高的强度，适用于制造高强度工具和夹具、支架和底座、检测/CMM夹具以及定制最终零件。
●多样化应用：Markforged的3D打印机，如FX20™、X7™和Mark Two™，都支持这种连续纤维技术，使其能够应用于多种行业和制造需求。
亮点产品
1.X7™工业级复合材料打印机
△Markforged X7 CFR 工业级碳纤维3D打印机
Markforged X7 CFR 工业级碳纤维 3D 打印机结合了精密制造的硬件、先进的传感器和一流的软件，可重复生产高精度零件。机配有精加工的加固龙门和精密研磨的打印底板，可以拆卸和更换，重复精度为 10 um。从喷嘴到挤出机滚刀，线材挤出系统中的每一个硬件均经过优化，以避免短碳纤维填充尼龙丝材磨损，并在数千小时内保持打印质量。材料耗尽传感器可确保连续打印，打印头上的扫描激光使打印机能够动态调整打印的第一层以实现完美的底板附着效果，并在打印后检查零件精度。X7 配有第三代纤维增强系统，用户能够将连续纤维铺设到零件中。Markforged 复合打印机能够打印四种连续纤维增强零件。主要特点如下：
●碳纤维强度：X7 3D 可在数小时内打印出连续碳纤维增强零件，其强度与机加工铝相当，并且可以用作其替代品。
●所有类型的功能性零件：X7 可使用工业材料或打印模式，制造高品质的功能性零件，从而满足阻燃性、耐化学腐蚀性、能量吸收、高分辨率、拔模零件等各种功能要求。
●工业可靠性和精度：精密加工的硬件、先进的传感器和独特的软件均助力实现一流的精度和可靠性。Markforged 工业级碳纤维 3D 打印机的微米级激光扫描功能可进行闭环校准，可靠地生产具有高度可重复性和表面光洁度近乎完美的零件。
2.Mark Two
△专业级碳纤维 3D 打印机
Mark Two是Markforged的旗舰型连续碳纤维复合3D打印机，采用连续纤维增强 (CFR) 工艺，可靠地生产坚固耐用的零件。打印机配备有一体成型铝合金框架，具有高精度和可重复性等特点。硬化挤出系统能够在数千个打印小时内可靠地打印 Onyx（一种能够破坏传统挤出系统的短碳纤维填充尼龙丝材），能够制造易于磨损的部件（如喷嘴和进料管），以及功能性部件。除了比较常见的 FFF 功能，Mark Two 还配有第二代纤维增强系统，用户能够将连续纤维铺设到零件中。Markforged 复合打印机能够打印连续纤维增强零件，其强度可媲美于机加工铝制零件。
3.X20
△X20打印机
X20是 Markforged 迄今为止体积最大、最精确的机器。这款大尺寸3D 打印机配有 84 L 加热成型舱和附着在打印板的大型平面真空底板。运动控制系统通过精密线性编码器提供闭环控制，经调整可快速准确地移动重达3 kg的打印头。在Turbo模式下，FX20 的零件打印速度快于任何其他 Markforged 机器，新型超大卷材料可提供四倍的材料量且无需更换。FX20 操作十分简便。配备 7 英寸触摸屏，用户可以方便的控制打印机的各项功能。具备自动校准和调平功能，可减少操作人员的输入，各种传感器能够提供有关机器性能的实时反馈。材料舱可调节湿度，内含两个活动的超大材料仓，还可以再容纳另外两卷材料。
Markforged的3D打印机都支持其独特的连续纤维增强技术，使得打印出的零件具有极高的强度和刚度，可以在多种工业应用中替代传统的金属零件。
同异科技
苏州同异三维打印科技有限公司，是一家集高性能连续碳纤维复合丝材制备、3D打印设备和切片软件研发为一体的高科技公司，致力于为客户提供连续碳纤维复合材料产品设计与制造的一站式解决方案，旨在使零件更轻、更强、更智能。以下是同异科技的一些核心特点：
△同异科技参加2022TCT Asia 展会
●技术创新：同异科技拥有双喷头智能切换技术，能够满足连续碳纤维和基体材料在层内和层间的自由组合，实现了CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）零件材料和结构一体化快速制造。
●材料研发：公司研发了适配于其3D打印机的连续碳纤维预浸渍丝材，这些丝材以1K碳纤维原丝与热塑性树脂为原材料，采用一系列复杂且精密的浸渍处理工艺制备。
●软件支持：同异科技提供的切片软件支持完全自定义、参数化的增强路径设计，用户可以自由地设计纤维增强方案。
●行业应用：产在航空制造、汽车工业、医疗设备等多个领域有着广泛的应用前景
主要技术
同异科技的CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）技术是一种先进的3D打印工艺，结合了连续碳纤维的高强度和热塑性聚合物的易加工性，技术的详细过程如下：
●材料准备：首先，以碳纤维原丝与热塑性树脂为原材料，通过一系列复杂且精密的浸渍处理工艺制备预浸渍丝材。这一步骤确保了碳纤维与树脂的完美结合，为后续打印过程提供了高质量的原材料。
●双喷头智能切换：在3D打印过程中，同异科技的打印机通过双喷头智能切换，满足连续碳纤维和基体材料在层内和层间的自由组合。这一步骤实现了CCFRTP零件材料和结构一体化快速制造。
●精准布丝：利用高精度丝杠精密传动系统，实现丝材的精准铺设。这一步骤保证了零件的几何精度和表面质量，同时形成了零件的主要承力骨架。
●无缝镶嵌：采用嵌入式等层厚打印策略无缝镶嵌，解锁增强路径无限可能。这一步骤极致发挥了连续纤维增强潜能，提高了零件的力学性能。
●力形兼备：独创力形结合增强策略，通过精准控制纤维的铺设，提高了零件的力学性能。这一步骤使得打印出的零件不仅外形精确，而且具有优异的力学属性。
亮点产品
1.工业级连续碳纤维3D打印设备TOYI Y600
工业级连续碳纤维3D打印设备TOYI Y600，搭配全新升级的iFiber设计切片软件，支持完全自定义、参数化的增强路径设计。设备具有独创的完全自主知识产权的连续碳纤维复合丝材制备技术，实现了复合丝材与零件基体材料的完美融合，打印的零件具有极高的强度、刚度和优异的耐高温、抗腐蚀等性能。
△TOYI Y600
性能优势：
●超大打印尺寸：600mm*500mm*400mm，120升超大打印体积，远超同级别进口设备。
●高精度控制系统：基于西门子SIMATIC T-CPU的高精度控制系统，400mm/s下高精度、高稳定性打印。
●支持耐高温材料打印：PEEK/PEI等耐高温材料、PA/PETG/PLA等及其短纤增强材料；兼容1K/3K连续碳纤维复合丝材。
●精准温度管理控制：喷头温度450℃，200℃腔体温度，250℃平台温度，水冷散热系统实现高效精准温度控制。
●高效率工业生产：材料的一致性、设备的稳定性和软件的可靠性，满足用户7*24小时高可靠性高效率生产制造。
同异科技拥有系列打印机产品：
△同异科技系列打印机产品
●T300：增材制造复合材料领域“材料-工艺-结构-性能”研究，针对高校科研院所、企业研发需求。
●T420：面向常规尺寸、常温工程材料的复合材料零部件的生产制造。
●Y600：超大尺寸、高温打印、工业级；7*24小时高可靠性工业生产应用。
2.iFiber增强设计软件
△iFiber增强设计软件
从力学性能“增强（reinforcement）”的底层逻辑出发，不同于传统的几何“填充（infill）”概念，iFiber是⼀款为连续纤维增强3D打印技术量身定做、全新理念的⼀款设计软件。iFiber独创的基于“力流”增强设计，基于零件几何与力学信息的连续碳纤维的增强策略，可充分发挥连续碳纤维的力学特性，极大提升零件的结构效率。除了提供了传统随形、网格等多种连续碳纤维增强策略，iFiber实现了完全自定义、完全参数化的增强路径设计，用户可以根据需求、随心所欲设计纤维增强方案。
未来展望
在中国，CFAM技术被视为加快实现智能制造的重要手段之一，对于推动中国制造业由“中国制造”向“中国智造”转型升级具有重要意义。在“中国制造2025”国家规划中，CFAM技术占据了重要位置。
目前，CFAM技术在航空航天、交通运输等多个领域得到大量应用。研究人员对CFAM成形工艺、制造设备进行了深入分析，并对未来发展趋势进行了预测，预计CFAM技术将继续在提高复合材料力学性能、优化工艺参数、扩大材料选择范围等方面取得更多突破。CFAM技术的发展也带来了新的设计机遇和创新应用。
总的来说，CFAM技术已经从早期的概念和原型制造发展到现在的工业应用和产品创新阶段。随着研究的深入和技术的成熟，CFAM技术有望在未来实现更广泛的应用和更大的产业影响。
(责任编辑：admin)
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