構建未來：探索連續(xù)纖維3D打印的先行者(2)
時間：2024-05-29 09:02 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2.桌面級300系列
△桌面級300系列
長江工研院推出的桌面級300系列打印機面向高校及科研院所探究短/連續(xù)纖維復合材料“成形-工藝-結構-性能”研究應用需求，融合先進的自研路徑規(guī)劃軟件，通過短/連續(xù)纖維高度自定義路徑規(guī)劃設計，實現(xiàn)短/連續(xù)纖維復合材料的精準協(xié)同成形，為連續(xù)纖維復合材料增材制造技術領域的探索創(chuàng)新提供全套技術解決方案。設備主要特點如下：
●專業(yè)性一雙噴頭支持短/連續(xù)纖維自動切換
●開放性一廣泛支持市場化及定制化絲材
●靈活性一配套高可設計性路徑規(guī)劃軟件
Markforged
Markforged成立于2013年，總部位于馬薩諸塞州，在全球擁有約250名員工，其業(yè)務遍及全球：航空航天、電子制造、醫(yī)療、汽車制造，教育、包裝、工業(yè)設備等行業(yè)。Markforged被《福布斯》（Forbes）評為“十億美元創(chuàng)業(yè)公司”，并在2019年Deloitte Fast 500中名列美國增長最快的硬件公司第二名，2021年7月15日，金屬和連續(xù)纖維增材制造商Markforged宣布在紐約證券交易所上市�？梢哉f，Markforged是連續(xù)纖維復合材料3D打印硬件市場的領導者，2023年年收入超過1億美元（約合7億人民幣）。
△適用于各種場景下的打印機
主要技術
Markforged的連續(xù)纖維技術（Continuous fiber reinforcement ，CFR）是該公司的核心創(chuàng)新之一，在3D打印過程中將連續(xù)纖維嵌入熱塑性基材中，從而生產(chǎn)出具有金屬強度的零件，為制造業(yè)提供了降本增效的解決方案，同時也為設計和工程師提供了更大的設計自由度和快速迭代的能力。Markforged連續(xù)纖維技術的特點如下：
●超高強度連續(xù)纖維：Markforged的碳纖維是一種超高強度的連續(xù)纖維，可以自動鋪設成各種幾何形狀，當與Onyx等復合基材結合時，可以生產(chǎn)出與6061-T6鋁合金相媲美的強度零件。
●極高剛度：碳纖維具有極高的剛度和超高的強度，適用于制造高強度工具和夾具、支架和底座、檢測/CMM夾具以及定制最終零件。
●多樣化應用：Markforged的3D打印機，如FX20™、X7™和Mark Two™，都支持這種連續(xù)纖維技術，使其能夠應用于多種行業(yè)和制造需求。
亮點產(chǎn)品
1.X7™工業(yè)級復合材料打印機
△Markforged X7 CFR 工業(yè)級碳纖維3D打印機
Markforged X7 CFR 工業(yè)級碳纖維 3D 打印機結合了精密制造的硬件、先進的傳感器和一流的軟件，可重復生產(chǎn)高精度零件。機配有精加工的加固龍門和精密研磨的打印底板，可以拆卸和更換，重復精度為 10 um。從噴嘴到擠出機滾刀，線材擠出系統(tǒng)中的每一個硬件均經(jīng)過優(yōu)化，以避免短碳纖維填充尼龍絲材磨損，并在數(shù)千小時內保持打印質量。材料耗盡傳感器可確保連續(xù)打印，打印頭上的掃描激光使打印機能夠動態(tài)調整打印的第一層以實現(xiàn)完美的底板附著效果，并在打印后檢查零件精度。X7 配有第三代纖維增強系統(tǒng)，用戶能夠將連續(xù)纖維鋪設到零件中。Markforged 復合打印機能夠打印四種連續(xù)纖維增強零件。主要特點如下：
●碳纖維強度：X7 3D 可在數(shù)小時內打印出連續(xù)碳纖維增強零件，其強度與機加工鋁相當，并且可以用作其替代品。
●所有類型的功能性零件：X7 可使用工業(yè)材料或打印模式，制造高品質的功能性零件，從而滿足阻燃性、耐化學腐蝕性、能量吸收、高分辨率、拔模零件等各種功能要求。
●工業(yè)可靠性和精度：精密加工的硬件、先進的傳感器和獨特的軟件均助力實現(xiàn)一流的精度和可靠性。Markforged 工業(yè)級碳纖維 3D 打印機的微米級激光掃描功能可進行閉環(huán)校準，可靠地生產(chǎn)具有高度可重復性和表面光潔度近乎完美的零件。
2.Mark Two
△專業(yè)級碳纖維 3D 打印機
Mark Two是Markforged的旗艦型連續(xù)碳纖維復合3D打印機，采用連續(xù)纖維增強 (CFR) 工藝，可靠地生產(chǎn)堅固耐用的零件。打印機配備有一體成型鋁合金框架，具有高精度和可重復性等特點。硬化擠出系統(tǒng)能夠在數(shù)千個打印小時內可靠地打印 Onyx（一種能夠破壞傳統(tǒng)擠出系統(tǒng)的短碳纖維填充尼龍絲材），能夠制造易于磨損的部件（如噴嘴和進料管），以及功能性部件。除了比較常見的 FFF 功能，Mark Two 還配有第二代纖維增強系統(tǒng)，用戶能夠將連續(xù)纖維鋪設到零件中。Markforged 復合打印機能夠打印連續(xù)纖維增強零件，其強度可媲美于機加工鋁制零件。
3.X20
△X20打印機
X20是 Markforged 迄今為止體積最大、最精確的機器。這款大尺寸3D 打印機配有 84 L 加熱成型艙和附著在打印板的大型平面真空底板。運動控制系統(tǒng)通過精密線性編碼器提供閉環(huán)控制，經(jīng)調整可快速準確地移動重達3 kg的打印頭。在Turbo模式下，FX20 的零件打印速度快于任何其他 Markforged 機器，新型超大卷材料可提供四倍的材料量且無需更換。FX20 操作十分簡便。配備 7 英寸觸摸屏，用戶可以方便的控制打印機的各項功能。具備自動校準和調平功能，可減少操作人員的輸入，各種傳感器能夠提供有關機器性能的實時反饋。材料艙可調節(jié)濕度，內含兩個活動的超大材料倉，還可以再容納另外兩卷材料。
Markforged的3D打印機都支持其獨特的連續(xù)纖維增強技術，使得打印出的零件具有極高的強度和剛度，可以在多種工業(yè)應用中替代傳統(tǒng)的金屬零件。
同異科技
蘇州同異三維打印科技有限公司，是一家集高性能連續(xù)碳纖維復合絲材制備、3D打印設備和切片軟件研發(fā)為一體的高科技公司，致力于為客戶提供連續(xù)碳纖維復合材料產(chǎn)品設計與制造的一站式解決方案，旨在使零件更輕、更強、更智能。以下是同異科技的一些核心特點：
△同異科技參加2022TCT Asia 展會
●技術創(chuàng)新：同異科技擁有雙噴頭智能切換技術，能夠滿足連續(xù)碳纖維和基體材料在層內和層間的自由組合，實現(xiàn)了CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）零件材料和結構一體化快速制造。
●材料研發(fā)：公司研發(fā)了適配于其3D打印機的連續(xù)碳纖維預浸漬絲材，這些絲材以1K碳纖維原絲與熱塑性樹脂為原材料，采用一系列復雜且精密的浸漬處理工藝制備。
●軟件支持：同異科技提供的切片軟件支持完全自定義、參數(shù)化的增強路徑設計，用戶可以自由地設計纖維增強方案。
●行業(yè)應用：產(chǎn)在航空制造、汽車工業(yè)、醫(yī)療設備等多個領域有著廣泛的應用前景
主要技術
同異科技的CCFRTP（Continuous Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polymer）技術是一種先進的3D打印工藝，結合了連續(xù)碳纖維的高強度和熱塑性聚合物的易加工性，技術的詳細過程如下：
●材料準備：首先，以碳纖維原絲與熱塑性樹脂為原材料，通過一系列復雜且精密的浸漬處理工藝制備預浸漬絲材。這一步驟確保了碳纖維與樹脂的完美結合，為后續(xù)打印過程提供了高質量的原材料。
●雙噴頭智能切換：在3D打印過程中，同異科技的打印機通過雙噴頭智能切換，滿足連續(xù)碳纖維和基體材料在層內和層間的自由組合。這一步驟實現(xiàn)了CCFRTP零件材料和結構一體化快速制造。
●精準布絲：利用高精度絲杠精密傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)絲材的精準鋪設。這一步驟保證了零件的幾何精度和表面質量，同時形成了零件的主要承力骨架。
●無縫鑲嵌：采用嵌入式等層厚打印策略無縫鑲嵌，解鎖增強路徑無限可能。這一步驟極致發(fā)揮了連續(xù)纖維增強潛能，提高了零件的力學性能。
●力形兼?zhèn)?/span>：獨創(chuàng)力形結合增強策略，通過精準控制纖維的鋪設，提高了零件的力學性能。這一步驟使得打印出的零件不僅外形精確，而且具有優(yōu)異的力學屬性。
亮點產(chǎn)品
1.工業(yè)級連續(xù)碳纖維3D打印設備TOYI Y600
工業(yè)級連續(xù)碳纖維3D打印設備TOYI Y600，搭配全新升級的iFiber設計切片軟件，支持完全自定義、參數(shù)化的增強路徑設計。設備具有獨創(chuàng)的完全自主知識產(chǎn)權的連續(xù)碳纖維復合絲材制備技術，實現(xiàn)了復合絲材與零件基體材料的完美融合，打印的零件具有極高的強度、剛度和優(yōu)異的耐高溫、抗腐蝕等性能。
△TOYI Y600
性能優(yōu)勢：
●超大打印尺寸：600mm*500mm*400mm，120升超大打印體積，遠超同級別進口設備。
●高精度控制系統(tǒng)：基于西門子SIMATIC T-CPU的高精度控制系統(tǒng)，400mm/s下高精度、高穩(wěn)定性打印。
●支持耐高溫材料打印：PEEK/PEI等耐高溫材料、PA/PETG/PLA等及其短纖增強材料；兼容1K/3K連續(xù)碳纖維復合絲材。
●精準溫度管理控制：噴頭溫度450℃，200℃腔體溫度，250℃平臺溫度，水冷散熱系統(tǒng)實現(xiàn)高效精準溫度控制。
●高效率工業(yè)生產(chǎn)：材料的一致性、設備的穩(wěn)定性和軟件的可靠性，滿足用戶7*24小時高可靠性高效率生產(chǎn)制造。
同異科技擁有系列打印機產(chǎn)品：
△同異科技系列打印機產(chǎn)品
●T300：增材制造復合材料領域“材料-工藝-結構-性能”研究，針對高�？蒲性核⑵髽I(yè)研發(fā)需求。
●T420：面向常規(guī)尺寸、常溫工程材料的復合材料零部件的生產(chǎn)制造。
●Y600：超大尺寸、高溫打印、工業(yè)級；7*24小時高可靠性工業(yè)生產(chǎn)應用。
2.iFiber增強設計軟件
△iFiber增強設計軟件
從力學性能“增強（reinforcement）”的底層邏輯出發(fā)，不同于傳統(tǒng)的幾何“填充（infill）”概念，iFiber是⼀款為連續(xù)纖維增強3D打印技術量身定做、全新理念的⼀款設計軟件。iFiber獨創(chuàng)的基于“力流”增強設計，基于零件幾何與力學信息的連續(xù)碳纖維的增強策略，可充分發(fā)揮連續(xù)碳纖維的力學特性，極大提升零件的結構效率。除了提供了傳統(tǒng)隨形、網(wǎng)格等多種連續(xù)碳纖維增強策略，iFiber實現(xiàn)了完全自定義、完全參數(shù)化的增強路徑設計，用戶可以根據(jù)需求、隨心所欲設計纖維增強方案。
未來展望
在中國，CFAM技術被視為加快實現(xiàn)智能制造的重要手段之一，對于推動中國制造業(yè)由“中國制造”向“中國智造”轉型升級具有重要意義。在“中國制造2025”國家規(guī)劃中，CFAM技術占據(jù)了重要位置。
目前，CFAM技術在航空航天、交通運輸?shù)榷鄠�領域得到大量應用。研究人員對CFAM成形工藝、制造設備進行了深入分析，并對未來發(fā)展趨勢進行了預測，預計CFAM技術將繼續(xù)在提高復合材料力學性能、優(yōu)化工藝參數(shù)、擴大材料選擇范圍等方面取得更多突破。CFAM技術的發(fā)展也帶來了新的設計機遇和創(chuàng)新應用。
總的來說，CFAM技術已經(jīng)從早期的概念和原型制造發(fā)展到現(xiàn)在的工業(yè)應用和產(chǎn)品創(chuàng)新階段。隨著研究的深入和技術的成熟，CFAM技術有望在未來實現(xiàn)更廣泛的應用和更大的產(chǎn)業(yè)影響。
(責任編輯：admin)
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