協(xié)同高科羅盟：連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印將引領(lǐng)3D打印新趨勢

2024增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨增材制造產(chǎn)業(yè)年會論壇于12月19日在廣州召開。在此次行業(yè)盛會上，深圳協(xié)同創(chuàng)新高科技發(fā)展有限公司副總經(jīng)理羅盟先生發(fā)表了題為“連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用趨勢”的專題報告，深入探討連續(xù)纖維3D打印在新材料、裝備與工藝等方面的最新進展與未來前景。



羅盟指出，3D打印行業(yè)歷經(jīng)快速發(fā)展后，已逐漸形成金屬與非金屬領(lǐng)域并行互補的局面。其中，連續(xù)纖維復(fù)合材料因兼具高強度和輕量化優(yōu)勢而備受關(guān)注，但其在工業(yè)界的應(yīng)用尚未大規(guī)模普及。本次報告針對連續(xù)纖維3D打印的背景、技術(shù)與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、知識產(chǎn)權(quán)分布及未來前景展開了系統(tǒng)闡述。

連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印的背景與優(yōu)勢

報告首先回顧了全球3D打印的發(fā)展態(tài)勢，強調(diào)美國國防部、大型企業(yè)在高端航空航天等領(lǐng)域的領(lǐng)先應(yīng)用。隨著復(fù)合材料在極端環(huán)境、高真空與熱循環(huán)條件下表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，連續(xù)纖維3D打印也正被視為突破材料極限、實現(xiàn)輕量化制造的重要方案。與傳統(tǒng)復(fù)合材料制造方式相比，連續(xù)纖維3D打印能有效減少模具需求、提升材料回收性，并可靈活滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)與大規(guī)模定制等多元化需求。



技術(shù)與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

在技術(shù)路徑上，連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印經(jīng)歷了以下關(guān)鍵階段：  
●從短纖增強向連續(xù)纖維復(fù)合轉(zhuǎn)變，材料力學(xué)性能上限逐步接近傳統(tǒng)先進復(fù)合材料水準(zhǔn)；
●從平面成形向多自由度打印轉(zhuǎn)變，具備通過拓撲算法與曲面/曲線纖維排布進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的能力；  
●性能從數(shù)百兆帕級提升至超過千兆帕，并仍有較大上升空間。  

近年來，國內(nèi)科研院所與企業(yè)在材料、裝備與軟件協(xié)同方面取得重要進展：  
●實現(xiàn)低至兩百攝氏度、高至四百攝氏度以上的打印溫區(qū)覆蓋，滿足不同熱塑性樹脂應(yīng)用需求；
●針對打印速度、力學(xué)性能以及溫度精度控制進行了深入研究，力求穩(wěn)步推進產(chǎn)業(yè)化；
●在汽車、航空、自行車以及其他終端零部件上的應(yīng)用范例不斷增多，展現(xiàn)出在多領(lǐng)域加速落地的實力。



國內(nèi)知識產(chǎn)權(quán)分布與發(fā)展趨勢

通過對連續(xù)纖維3D打印相關(guān)專利的檢索和分析可見：  
●行業(yè)早期（2010年前后）處于萌芽期，研究與申請數(shù)量有限；  
●2015—2019年進入快速增長期，隨著國家層面支持3D打印產(chǎn)業(yè)，各高校與科研機構(gòu)的專利數(shù)量大幅提高，重點集中在設(shè)備相關(guān)技術(shù)；  
●2019年至今進入初步穩(wěn)定期，企業(yè)在專利申請中所占比重逐漸上升，與終端應(yīng)用場景結(jié)合更加緊密，針對生產(chǎn)工藝和設(shè)計仿真等領(lǐng)域的創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。  

未來，隨著企業(yè)主導(dǎo)地位的加強，國內(nèi)連續(xù)纖維3D打印產(chǎn)業(yè)有望邁向以市場需求為導(dǎo)向、協(xié)同多方力量推進的成熟階段。



未來產(chǎn)業(yè)前景

羅盟強調(diào)，航空航天、低空經(jīng)濟、汽車工業(yè)、機器人輕量化、現(xiàn)代體育器材等領(lǐng)域是連續(xù)纖維3D打印的核心需求端。要真正實現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用，還需持續(xù)突破材料適配穩(wěn)定性、纖維含量上限、性能與仿真設(shè)計等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)工藝互為補充，并建立起軟件、硬件和材料的深度聯(lián)動，將為高質(zhì)量、可持續(xù)性的3D打印技術(shù)打開更廣闊的應(yīng)用空間。

在報告的最后，羅盟呼吁各行業(yè)專家、企業(yè)和科研單位共同探索連續(xù)纖維復(fù)合材料3D打印的更大可能性，強化上下游資源整合，助力我國乃至全球3D打印產(chǎn)業(yè)邁向新的高度。