為美空軍和航空公司機翼展示連續(xù)纖維打印CF3D技術，Continuous Composites

導讀：CF3D技術是美國Continuous Composites公司開發(fā)的復合材料技術，將高性能連續(xù)纖維與快速固化的熱固性樹脂相結合，經(jīng)濟地制造復雜的復合結構。這項技術甫一問世就受到了多方青睞（開創(chuàng)性技術：連續(xù)纖維復合材料3D打印Continuous Composites，獲阿科瑪投資；連續(xù)纖維復合3d打印廠商Continuous Composites獲得Saint-Gobain戰(zhàn)略投資）。

△視頻：無支撐連續(xù)纖維3D打印

南極熊獲悉，美國Continuous Composites于2021年4月7日宣布，已經(jīng)通過全球安全和航空航天公司洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin，NYSE：LMT）成功完成了空軍研究實驗室（AFRL）為期兩年的機翼結構設計（WiSDM）合同，制造低成本可磨損飛機（LCAA）機翼。項目著重于一種新的結構設計范式，加上相稱的材料和制造，降低可磨損機身結構的成本和交貨時間。Continuous Composites的連續(xù)纖維3D打�。–F3D ®）技術成功地打印了機翼組件結構——碳纖維翼梁。經(jīng)過靜態(tài)測試，3D打印的粱在壓縮挫曲之前達到了設計極限載荷的160％（DLL）。

△Continuous Composites碳纖維機翼翼梁的結構性能證明達到設計極限載荷的160％

項目依賴于一系列創(chuàng)新材料和制造工藝，包括CF3D ®打印的翼梁、長纖維注塑成型翼肋、3D打印工具、自動纖維鋪放的蒙皮、自動鉆孔和機器人裝配。更具體地說，Continuous Composites打印了兩個8英尺（約2.4米）長、4磅（約1.8公斤）重的碳纖維錐形C通道梁。

△機翼結構圖

這種用于復合材料制造的新穎方法基于一個運動平臺，由刀具路徑生成軟件驅動，可以原位浸漬有連續(xù)干纖維的快速切割熱固性樹脂。技術通過模塊化改進了末端執(zhí)行器，利用全自動過程，具有切割和重新進給功能，可在結構內(nèi)實現(xiàn)懸空打印和零件厚度可變。顯著降低了成本并縮短了交貨時間，并且能夠生產(chǎn)比金屬強度和重量比更好的高質量復合材料零件。

△Continuous Fiber 3D Printing

機翼組件交付給美國空軍進行靜載荷測試，測試結果完全組裝的機翼承受的載荷為設計極限載荷的160％，而CF3D打印的翼梁沒有明顯損傷。打印翼梁的纖維體積分數(shù)達到了60％，約有1％至2％的空隙。

△CF3D技術

美國空軍研究實驗室項目經(jīng)理Ray Fisher認為CF3D 提供了一個創(chuàng)新的制造技術，實現(xiàn)低成本和生產(chǎn)速度以及響應能力靈活的可磨損機身結構。Continuous Composites首席執(zhí)行官Tyler Alvarado稱CF3D顯著降低成本，同時機械性能的設計自由度超過了航空航天所設定的標準。并表示公司正在采取下一步行動，選擇長期國防部主要合作伙伴。

△連續(xù)纖維

CF3D技術

CF3D®是一項專利技術，將高性能連續(xù)纖維與快速固化的熱固性樹脂相結合，可以經(jīng)濟地制造復雜的復合結構。CF3D®由可配置的硬件、專有軟件和可定制的材料組成，用于強大、輕便的應用。這項技術從連續(xù)的干纖維開始，同時用末端執(zhí)行器原位浸漬熱固性樹脂。擠出后立即固化纖維+樹脂的混合材料。末端執(zhí)行器由專用軟件驅動的運動平臺移動。零件經(jīng)過精確打印，并使用連續(xù)纖維進行了優(yōu)化，以實現(xiàn)最高性能。整個技術包括必要的硬件、材料、軟件和運動平臺。

△CF3D技術詳細視頻

利用先進的復合材料提高增材制造的性能和功能。結構纖維（例如，碳、玻璃、芳族聚酰胺）和功能性纖維（例如，光學、金屬）在單步過程中進行打印。CF3D使用的聚合物基質材料可調節(jié)機械性能、熱傳遞和環(huán)境耐久性，滿足各種客戶的規(guī)格。材料的靈活性為用戶提供無限的材料組合。

△可無支撐打印材料

CF3D是一個自動化的過程，通過在負載條件的方向上進行離散打印，利用了連續(xù)纖維的真正各向異性特性。連續(xù)復合材料技術不需要模具、烘箱和高壓滅菌過程，直接實現(xiàn)終端生產(chǎn)。CF3D可以將多個組件合并成一個打印零件，并嵌入功能，所有這些都可以在一個制造過程中完成。CF3D的優(yōu)勢使成品復合材料部件的成本成倍降低，并且無論零件多大多小，都會支持。

△打印頭在原地浸漬纖維，擠出后立即固化纖維+樹脂的混合材料。

南極熊了解到，CF3D技術由AutoDesk的AI驅動設計軟件開發(fā)復雜設計，并且可以充分利用連續(xù)纖維材料的各向異性特性來優(yōu)化載荷路徑。Comau機器人出色的軌跡控制和高重復性，以及CF3D中使用的熱固性樹脂的即時固化功能，使系統(tǒng)能夠通過自由空間、管子、多層碳纖維面板和自由空間快速打印無需支撐的大型復雜結構與連續(xù)纖維材料橋接。

△沒有任何限制

關于連續(xù)復合材料

Continuous Composites成立于2015年，總部位于愛達荷州Coeur d'Alene，擁有世界上最早的連續(xù)纖維3D打�。–F3D®）專利授權。CF3D®提供最先進的復合材料和增材制造解決方案，重新定義了主流制造。CF3D®工藝利用3D打印工藝來釋放復合材料的功能，以降低傳統(tǒng)制造中的高成本、較長的交貨時間和設計約束。CF3D®帶來了可定制快速固化熱固性材料解決方案，提高了復合材料的使用率。

參考閱讀：

1. 開創(chuàng)性技術：連續(xù)纖維復合材料3D打印ContinuousComposites，獲阿科瑪投資
2. 連續(xù)纖維復合3d打印廠商ContinuousComposites獲得Saint-Gobain戰(zhàn)略投資
3. Continuous Composites Demonstrates CF3D Technology forLockheed Martin and The Air Force Research Laboratory’s Wing Structure Designfor Manufacturing (WiSDM) Project

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