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

導(dǎo)讀：CF3D技術(shù)是美國Continuous Composites公司開發(fā)的復(fù)合材料技術(shù)，將高性能連續(xù)纖維與快速固化的熱固性樹脂相結(jié)合，經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)甫一問世就受到了多方青睞（開創(chuàng)性技術(shù)：連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印Continuous Composites，獲阿科瑪投資；連續(xù)纖維復(fù)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(shí)驗(yàn)室（AFRL）為期兩年的機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（WiSDM）合同，制造低成本可磨損飛機(jī)（LCAA）機(jī)翼。項(xiàng)目著重于一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范式，加上相稱的材料和制造，降低可磨損機(jī)身結(jié)構(gòu)的成本和交貨時(shí)間。Continuous Composites的連續(xù)纖維3D打印（CF3D ®）技術(shù)成功地打印了機(jī)翼組件結(jié)構(gòu)——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(dá)到了設(shè)計(jì)極限載荷的160％（DLL）。

△Continuous Composites碳纖維機(jī)翼翼梁的結(jié)構(gòu)性能證明達(dá)到設(shè)計(jì)極限載荷的160％

項(xiàng)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(dòng)纖維鋪放的蒙皮、自動(dòng)鉆孔和機(jī)器人裝配。更具體地說，Continuous Composites打印了兩個(gè)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(jī)翼結(jié)構(gòu)圖

這種用于復(fù)合材料制造的新穎方法基于一個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，由刀具路徑生成軟件驅(qū)動(dòng)，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(shù)通過模塊化改進(jìn)了末端執(zhí)行器，利用全自動(dòng)過程，具有切割和重新進(jìn)給功能，可在結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)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(shí)間，并且能夠生產(chǎn)比金屬強(qiáng)度和重量比更好的高質(zhì)量復(fù)合材料零件。

△Continuous Fiber 3D Printing

機(jī)翼組件交付給美國空軍進(jìn)行靜載荷測試，測試結(jié)果完全組裝的機(jī)翼承受的載荷為設(shè)計(jì)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?jǐn)?shù)達(dá)到了60％，約有1％至2％的空隙。

△CF3D技術(shù)

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目經(jīng)理Ray Fisher認(rèn)為CF3D 提供了一個(gè)創(chuàng)新的制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本和生產(chǎn)速度以及響應(yīng)能力靈活的可磨損機(jī)身結(jié)構(gòu)。Continuous Composites首席執(zhí)行官Tyler Alvarado稱CF3D顯著降低成本，同時(shí)機(jī)械性能的設(shè)計(jì)自由度超過了航空航天所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。并表示公司正在采取下一步行動(dòng)，選擇長期國防部主要合作伙伴。

△連續(xù)纖維

CF3D技術(shù)

CF3D®是一項(xiàng)專利技術(shù)，將高性能連續(xù)纖維與快速固化的熱固性樹脂相結(jié)合，可以經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)。CF3D®由可配置的硬件、專有軟件和可定制的材料組成，用于強(qiáng)大、輕便的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)從連續(xù)的干纖維開始，同時(shí)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(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)。零件經(jīng)過精確打印，并使用連續(xù)纖維進(jìn)行了優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最高性能。整個(gè)技術(shù)包括必要的硬件、材料、軟件和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

△CF3D技術(shù)詳細(xì)視頻

利用先進(jìn)的復(fù)合材料提高增材制造的性能和功能。結(jié)構(gòu)纖維（例如，碳、玻璃、芳族聚酰胺）和功能性纖維（例如，光學(xué)、金屬）在單步過程中進(jìn)行打印。CF3D使用的聚合物基質(zhì)材料可調(diào)節(jié)機(jī)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(gè)自動(dòng)化的過程，通過在負(fù)載條件的方向上進(jìn)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(fù)合材料技術(shù)不需要模具、烘箱和高壓滅菌過程，直接實(shí)現(xiàn)終端生產(chǎn)。CF3D可以將多個(gè)組件合并成一個(gè)打印零件，并嵌入功能，所有這些都可以在一個(gè)制造過程中完成。CF3D的優(yōu)勢使成品復(fù)合材料部件的成本成倍降低，并且無論零件多大多小，都會(huì)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(shù)由AutoDesk的AI驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)軟件開發(fā)復(fù)雜設(shè)計(jì)，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(jī)器人出色的軌跡控制和高重復(fù)性，以及CF3D中使用的熱固性樹脂的即時(shí)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(fù)雜結(jié)構(gòu)與連續(xù)纖維材料橋接。

△沒有任何限制

關(guān)于連續(xù)復(fù)合材料

Continuous Composites成立于2015年，總部位于愛達(dá)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(quán)。CF3D®提供最先進(jìn)的復(fù)合材料和增材制造解決方案，重新定義了主流制造。CF3D®工藝?yán)��?D打印工藝來釋放復(fù)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(shí)間和設(shè)計(jì)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(fù)合材料的使用率。

參考閱讀：

1. 開創(chuàng)性技術(shù)：連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印ContinuousComposites，獲阿科瑪投資
2. 連續(xù)纖維復(fù)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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