
轻量化设计正在重塑制造业,而厦门企业在连续纤维复合材料3D打印领域的进展,为产品设计与制造带来了全新可能。
在近期举办的国际先进复合材料展览会上,连续纤维复合材料3D打印技术成为关注焦点。这项技术通过在基体材料中融入连续纤维,制造出的零件强度可与金属媲美,重量却大幅降低。
技术突破,复合材料展现卓越性能
连续纤维复合材料3D打印技术采用完全不同于传统短纤维增强的方式。它使用连续的长纤维束作为增强材料,形成内部"骨架"结构。
纤维以定向方式排布,直接承受拉伸和弯曲负荷,使零件强度接近金属,强度重量比超过铝合金。
测试数据显示,连续纤维复合材料的拉伸强度能够达到800MPa水平,同时在保持金属级强度的同时,重量可减少60%-70%。
厦门力量,协同推动产业化发展
深圳协同创新高科技发展有限公司作为在复合材料领域有所布局的企业,推动了连续纤维3D打印技术产业化发展。
2020年,西安交通大学连续纤维3D打印核心技术团队加入协同高科,使该技术领域的发展走上快车道。
截至目前,协同高科已完成20余项典型技术突破和产业拓展,形成50余项关键或共性技术突破,知识产权超过160项。
材料创新,满足多样工业应用需求
连续纤维与基体材料的均匀浸渍是连续纤维3D打印技术的关键。协同高科已自研出多款不同规格的预浸丝产品,实现了适用于3D打印的预浸丝材料的国产化替代。
在高端材料领域,其航空级特种材料PEEK连续纤维增强预浸丝已完成热塑性预浸丝纤维体积含量40%以上的产品研发及量产,加速抢占高端工业市场份额。
在通用工业领域,企业聚焦PLA、PA、PC、TPU等通用工程塑料,通过与碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维等连续纤维材料复合,制备成连续纤维热塑性复合材料。
应用广泛,多行业迎来轻量化变革
连续纤维复合材料3D打印技术正在航空航天、汽车制造和工业模具等领域展现应用前景。
无人机厂商将金属机臂替换为连续碳纤维打印部件后,续航时间提升25%以上,且抗颤振性显著增强。
自行车制造商利用此技术设计仿生车架,在同等载荷下减重800克,刚性反而增加40%。航天领域可在打印过程中直接嵌入传感器线缆通道、液压管路或散热空腔,诞生真正"机电一体化"部件。
航空复合材料支架的传统制造需18个月(模具开发+手工铺层),而连续打印72小时即可交付合格件,加速产品迭代周期。
未来发展,技术创新持续拓展边界
随着产能扩张与技术迭代,兼具产业情怀与创新能力的企业,有望成为推动增材制造从"技术跟随"向"技术引领"跨越的力量。
高温应用领域的突破也在进行中。PEEK/PEKK基体材料耐受250℃高温,已用于电动汽车电池包防火支架,取代金属避免短路风险。
混合增强技术同样值得关注,碳纤维与凯夫拉纤维协同打印,在抗冲击区域形成"刚柔并济"的智能防护层,安全头盔抗穿刺性可提升90%。
数字化设计与制造创新中心开发的连续碳纤维打印设备已可支持1.5米乘1米、高度2米的碳纤维零件打印。
这意味着在不久的未来,更多行业能够利用这项技术制造大尺寸、高强度、轻量化的零部件,从航空航天到普通消费产品,轻量化革命正在到来。