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如果說(shuō)70億美金的3D打印行業(yè)的確要獲得千億美金的制造市場(chǎng)的一部分份額，3D打印技術(shù)就需要在設備工藝與材料兩方面發(fā)力。這方面Carbon與惠普正在通過(guò)他們的工藝來(lái)展示這種可能性變成現實(shí)。
材料領(lǐng)域，材料化學(xué)公司從杜邦到伊士曼紛紛投身到3D打印材料的研究中。而根據市場(chǎng)咨詢(xún)公司IDTechEx,到2025年材料市場(chǎng)有望達到83億美金的市場(chǎng)份額，3D科學(xué)谷認為雖然光固化目前占據材料市場(chǎng)的最大市場(chǎng)份額，然而要跟傳統制造業(yè)競爭，復合材料將是3D打印成為主流技術(shù)的背后驅動(dòng)力之一。點(diǎn)擊GE視頻，了解復合材料在航空領(lǐng)域的重要性。
而復合材料領(lǐng)域，對于制造業(yè)來(lái)說(shuō)最重要的一個(gè)領(lǐng)域就是碳纖維增強材料，可以提供與金屬相當的強度，又非常輕，碳纖維在需要考慮重量與強度比的行業(yè)包括航空航天、汽車(chē)領(lǐng)域都有廣泛的應用前景。
碳纖維最好的3D打印材料之一
碳纖維從1970年后就開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)制造領(lǐng)域，應用到汽車(chē)、運動(dòng)品、工程與電子領(lǐng)域。而空客的A350 XWB包括了52%的碳纖維增強（CFRP)部件，波音787 Dreamliner包括了50%的碳纖維增強（CFRP)部件。汽車(chē)領(lǐng)域的寶馬BMW i3也大量使用碳纖維增強部件。
圖片：飛機上碳纖維比例逐年提高，來(lái)源Hexel傳統工藝制造碳纖維的過(guò)程十分復雜并需要大量的人力勞動(dòng)。3D打印為碳纖維制造帶來(lái)了新的領(lǐng)域，更方便，并不需要大量的人工。
桌面碳纖維打印
通過(guò)FDM熔融擠出的方式打印碳纖維需要將碳纖維與熱熔塑料一起打印。在這方面，荷蘭的colorFabb公司的XT-CF20材料里面含有伊士曼化工的 PETG材料以及20%的碳纖維材料。 3DXTECH也是用伊士曼PETG材料結合高模量碳纖維制成復合材料。PETG這種材料，本身就有很好的延展性，而且它能在承受更高的CF負載的同時(shí)保持一定的延展性和抗沖擊性。它能夠很好地粘附在多種構建平臺上，同時(shí)也具有優(yōu)異的層粘合，而碳纖維的加入不僅增加了它的剛性和尺寸穩定性。另外一家公司， Proto-pasta的碳纖維增強材料PLA，一種玉米淀粉提取的衍生塑料和碳纖維復合材料。
PLA可能是最容易打印的，ABS與PETG強度更大，尼龍難以打印，但比起其他材料耐磨性最好。如果要與工業(yè)級零件競爭，PEEK應該是理想的選擇，PEEK最強，最耐熱，化學(xué)和抗潮濕性能最好。桌面型打印機方面，Markforged的設備還可以用來(lái)制造尼龍碳纖維增強材料。另外一家公司，Orbital Composites也開(kāi)發(fā)出了可以打印復合材料長(cháng)絲的設備，并且還準備在外太空零重力情況下打印。
工業(yè)級碳纖維打印
來(lái)自美國硅谷的Arevo Labs不僅提供碳纖維工業(yè)級3D打印機，還提供3D打印的新型碳纖維和碳納米管（CNT）增強型高性能材料，而且使用其專(zhuān)有的3D打印技術(shù)和專(zhuān)用軟件算法可以使用市場(chǎng)上現有的長(cháng)絲融熔3D打印機制造產(chǎn)品級的超強聚合物零部件。
Arevo Labs推出了一個(gè)可擴展的以機器人為基礎的增材制造RAM（Robot-Based Additive Manufacturing）設備用來(lái)打印復合材料。3D科學(xué)谷曾介紹過(guò)該平臺由一個(gè)市售的機械臂，復合沉積端執行器和一個(gè)全面的軟件套件。
目前軟件是專(zhuān)門(mén)針對ABB IRB 120六軸機器人，但可擴展的軟件也可以支持更大的ABB機器人型號和尺寸，根據機器人的大小，打印體積可以從1000立方毫米達到8立方米。
Impossible Objects的CBAM （composite-based additive manufacturing method ）工藝將強度更高的材料用于3D打印技術(shù)，比如碳纖維、芳綸（Kevlar）和玻璃纖維等。打印完成后的零部件要比使用傳統熱塑性材料3D打印出來(lái)的部件強度要高2倍—10倍。 由于其獨特的復合材料構成，用戶(hù)也可以通過(guò)定制以用于各種應用，包括熱和化學(xué)腐蝕等環(huán)境。
Impossible Objects的工作原理是當CAD文件被切圖成獨立的位圖層，打印機就將熱塑性液滴按照位圖模型打印到復合材料的基層上，隨后基層材料中那些沒(méi)有被液滴黏住的粉末被吹吸掉，只留下根據位圖模型形成的粘結劑與復合材料。
比桌面型設備打印速度快10倍，Impossible Objects的CEO Robert Swartz相信他們的打印速度可以提高到100米每分鐘。 目前設備可以打印的尺寸是12 in x 16 in (305 mm x 406 mm)。另外，3D科學(xué)谷了解到Impossible Objects的設備還處于測試驗證階段，定于2017年正式上市 。
除了Impossible Objects的CBAM技術(shù)， EnvisionTec推出了 SLCOM 1 3D打印機，該打印的核心技術(shù)是EnvisionTec擁有專(zhuān)利的SLCOM(selective lamination composite object manufacturing )技術(shù)。
EnvisionTEC與2016年中推出SLCOM™ 1工業(yè)級復合材料3D打印機，SLCOM™可以用來(lái)加工玻璃纖維織物、碳纖維織物或其他品種的加強型芳綸纖維織物，可選擇使用尼龍6、尼龍11、尼龍12、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚碳酸酯和很多其他材料予以增強。適用于航空航天、汽車(chē)、消費品、體育用品和醫療領(lǐng)域潛在應用的高品質(zhì)3D打印零部件的定制化。這些復合材料可度身定制，使其具備非凡的韌性、耐候性、減震性能、不易燃性、高耐磨性和高強度重量比。 Electroimpact開(kāi)發(fā)的 AFP（Automated Fiber Placement）超薄碳纖維層鋪疊技術(shù)，碳纖維打印設備很精細，但價(jià)格也非常昂貴，設備有著(zhù)一個(gè)長(cháng)達 6.4 米（21 英尺）的機械臂，頭部有 16 個(gè)類(lèi)似于老式縫紉機上線(xiàn)轱轆的裝置，整個(gè)手臂被架置在 12 米長(cháng)的軌道上，可以圍繞模型運動(dòng)進(jìn)行快速打印，大大節約零部件和原型產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，降低成本，使用的材料則是兼具堅固和輕質(zhì)的碳纖維。
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