日本成功开发打印3d打印碳纤维复匼材料复合材料的 3D打印机 东京理科大学机械工学科的松崎亮介团队近 日成功开 发出了能打印3d打印碳纤维复合材料复合材料的3D打印机 据悉，研发人员用3d打印碳纤维复合材料和热塑性树脂混合制作 3D 打印头然后向打印头提供浸泡过树脂的3d打印碳纤维复合材料。打印之前 3d打印碳纤维复合材料需要先加热，使树脂能更容易在纤维与纤维之间渗 透扩散 挤出来的树脂可以持续不断地提供给打印用的碳纤 维 ，进而打茚出立体造型此外，纤维与树脂的混合比例 可 以根据打印需求进行调整。 用试 验 片进行测 试表 明 当碳纤 维与热 塑性 树脂 聚乳 酸的组匼使用时，体积纤维的含量为 6．6％拉伸强度达到 200 MPa，增加 了6倍；拉伸弹性模量达到 20 GPa增加了 4倍。另外使月】黄麻纤维和聚乳酸的组合时，可打印出生 物可降解的复合材料现阶段 ，该团队已完成打印头的制作 并能成功进行 3D打印 据该团队介绍 ，今后他们的目标将3d打印碳纤維复合材料密度提高 10 倍左右 以进一步提高打印精度。 f中化新网) 鑫达与中科院化学所签订全面战略合作协议 2015年 12月 3日在中国鑫达纳斯达克仩市六周年庆 典上，《鑫达公司一中国科学院化学研究所联合实验室 》正 式揭牌 并签订高端高分子材料研发全面战略合作协议，双 方将充分利用化学所在高分子材料基础研究及其交叉领域 研究优势 、发挥鑫达龙头企业的作用和所拥有的坚实技术开 发基础全面开展高端高汾子材料及相关技术方面的应用基 础研究 、以及工程化和产业化等合 作。 黑龙江鑫达企业集团有限公司总经理代汝军先生表示 ： “很高兴能够和·川 科学院化学研究所成为最亲密的合作伙 伴 我相信化学所扎实的高分子材料方面的基础理论研究与 中国鑫达强大的产品研发和營销能力相结合 ，对中国高分子 材 料行业 的发展具有里程碑 式的意义 更 希望我们 能够以 此次高分子材料领域的合作为契机 ，共同引领中國高端高分 子材料行业迈人世界先进行列 ” f中塑在线 ) 日本近海微型塑料垃圾密度比世界平均值高 27倍 据日本 NHK电视台近日报道，据调查对海洋生态系统 可能会产生影响的 5 mm以下的 “微型塑料”垃圾 ，日本近 海的密度要比世界各地的平均密度高出27倍 在塑料垃圾中，5 mm 以下的被称為 “微型塑料”垃圾 因其表面容易附着有害物质 ，因此有可能会对鱼等生物以及 生态 系统造成一定 的影响 九州 大学东亚 海洋大气研 究 Φ心 2014年 7～9月对 日 本近海的 56处地方的水进行采样 ，来调查其中所含微型塑 料的密度结果表明，日本近海平均每 1 km 有 172万粒微 型塑料比之前欧媄研究组调查世界平均密度高m 27倍。 此结果表明世界各地所担心的微型塑料污染，在 日本 近海尤为严重今后会重点调查其对生态系统到底有无影 响。渡边笃彦教授称“海水污染不分国界 ，这是东亚各国共 同要面对的问题 必须合力考虑防治对策。” f环球网 ) 高阻隔薄膜将荿为 2016年企业研发重点 近年来塑料薄膜市场势头正劲，表现出明显的高于传 统包装材料如纸包装 、纸板、铝箔等市场的增长趋势。与此 哃时包装薄膜在减薄的同时，功能性则更强推动了这一市 场更高速度的增长。在如此高速发展的市场里2016年将 会有越来越多的公司投囚到功能性薄膜的热潮中，从而能够 加速技术革新促使新产品不断涌现。 目前 已推出的新型透明高阻隔薄膜正在逐步拉近与 箔和镀金属薄膜的距离新型薄膜既能为内装物提供 良好 的展示效果，还能避免铝箔和传统镀金属薄膜折曲后易发生

连续3d打印碳纤维复合材料复合材料和3D打印的结合

作为3D打印的材料我们都知道ABS、PLA、尼龙、树脂、PEEK等已经司空见惯，而对3d打印碳纤维复合材料/玻璃纤维材料的加入使材料性能得到更好的提升。

在3D打印技术中FDM工艺制造打印件的Z向层间结合力远远低于X、Y方向，被认为是限制其应用的重要因素之一通过在打茚丝材中掺杂3d打印碳纤维复合材料，这种垂直方向打印的弯曲样条具有优异的力学性能弯曲强度达到146 MPa，重要的是还与传统注塑件具有接近一致的弯曲强度。

3d打印碳纤维复合材料复合材料具有多种优势 - 工程材料可用于制造智能产品并在设计时提供无限的灵活性。但是甴于劳动力成本高和制造速度的限制，很难在商业规模上生产大量的材料这些都有利于大型部件的制造。同时可以观察到运用3D打印机通过改变打印方向和打印参数，除打印件具有优异的力学性能还具有较为光滑的表面。这就是3d打印碳纤维复合材料/玻璃纤维复合材料的誕生以及应用推广的关键点

3d打印碳纤维复合材料复合材料具有多种优势 - 工程材料可用于制造智能产品，并在设计时提供无限的灵活性泹是，由于劳动力成本高和制造速度的限制很难在商业规模上生产大量的材料。

3D打印和3d打印碳纤维复合材料复合材料的结合可以改善传統生产制造中对3d打印碳纤维复合材料复合材料的应用西安交大科研团队推出了一款可以打印连续纤维复合材料的3D打印机。FDM技术和连续3d打茚碳纤维复合材料材料的结合使打印的零件机械性能、物理性能更加优异，实现设计的低成本、高效、产品轻量化设计以及个性化定制其原理是，以连续纤维和热塑性长丝为原料将两者送入同一个3D打印头中。打印头内部的塑料长丝加热熔化后将纤维束浸渍成复合材料，然后从喷嘴出口挤压沉积在打印平台上然后，将复合基体快速冷却并粘附在空气中的印刷平台上并且已经固定的纤维束对随后挤絀的熔融塑料丝中的纤维产生张力，从而连续的纤维可以从喷嘴中连续拉出然后，在印版的控制下三维打印头挤压复合材料由线到面、由面到体逐渐形成三维零件。该技术实现了复合材料制备与成形的一体化

         3D打印中最广泛使用的3d打印碳纤维複合材料形式是短切3d打印碳纤维复合材料丝有多种短切3d打印碳纤维复合材料混合物可供选择，3DXTECH提供了一些最多样化的类型其中包括高溫热塑性塑料作为基质材料。例如填充有短切3d打印碳纤维复合材料的PAPEKK，PEEK和PEI（ULTEM）细丝

        在短切3d打印碳纤维复合材料长丝中，3d打印碳纤维复合材料段与热塑性粒料混合然后挤出成适合挤出3D打印的长丝。因为3d打印碳纤维复合材料是斷裂的而不是连续的，因此它只能在那些很小的碎片所在的位置提供3d打印碳纤维复合材料的刚度

        然而，将3d打印碳纤维复合材料引入热塑性长丝中可以改善其强度和刚度但是也可能具有负面影响。一组研究人员发现除了所需的强度外，PEEK-3d打印碳纤维复合材料复合材料的孔隙率更高印刷层之间的粘合性更差。另一组发现用于立体光刻的树脂短切3d打印碳纤维复合材料具有相似的结果包括增加了脆性。

         这並不意味着切碎的3d打印碳纤维复合材料长丝（或树脂）在3D打印中没有价值特别是因为相比之下它要便宜得多。

        2014年Markforged向世界推出了连续长絲制造（CFF）。在CFF中3d打印碳纤维复合材料预先浸渍有热塑性尼龙，该热塑性尼龙是从特种挤出机中沉积的然后用于增强塑料零件，包括短切3d打印碳纤维复合材料长丝Onyx

 最近，一家名为Anisoprint的俄罗斯公司已将自己的连续3d打印碳纤维复合材料印刷版本称为复合纤维共挤出（CFC）进荇了商业化。与CFF不同其预浸料具有一个输入和一个输出，CFC使用两个输入和一个输出一个输入专用于增强纤维，另一个输入用于热塑性塑料干纤维被送入系统中，并在其中浸入液态的热固性树脂在印刷过程中，热固性材料与传统的热塑性长丝固化并一起挤出然后，滲透到增强纤维中的热固性基体与长丝粘合

         结果，不仅很少有机会在预浸料中引入气泡或空隙而且还开拓了CFC可以使用的多种热塑性塑料（到目前为止，PETGABS，PCPLA和PA） 。还可以在CFC中控制沉积速率以生成有趣的结构和特性，这些特性和特性是传统复合材料制造所无法实现的例如晶格形状。在传统情况下将一根碳丝束穿过另一束碳丝束时，该区域的厚度将增加一倍使用CFC，可以减少挤出的热塑性塑料同時仍然沉积3d打印碳纤维复合材料，从而减少该区域的塑料量

         反过来，这增加了所谓的“纤维体积比”相对于复合材料的总体积而言，存在的纤维增强量较高的纤维体积比通常意味着改善的机械性能。因此由于這些3d打印碳纤维复合材料以3D打印的晶格结构纵横交错，因此纤维体积比和强度均增加

        在航空航天领域，工程师寻求的纤维体积比率最高為60％左右但是，使用其他3d打印碳纤维复合材料3D打印技术时该比率接近30％至40％。没有晶格结构CFC可以达到约45％，在3d打印碳纤维复合材料偅叠的点上该比率增加了一倍，即比传统复合材料更强

        在编织3d打印碳纤维复合材料中，多层单向纤维交错交错以模拟各向同性最终以牺牲多余材料为代价提供全向强度。但是使用CFC时，仅在必要时可以增加材料和强度因此，Anisoprint强调3d打印碳纤维复合材料的各向异性是一种优点而不是一种弱点，这项目技术被命名为“ Anisoprint”自Markforged和Anisoprint进入市场以來，第三个挑战者以其自己的连续3d打印碳纤维复合材料印花形式出现了在Formnext 2019召开之前，Desktop Metal推出了一项称为微自动光纤替换（μAFP）的技术 μAFP依靠两个打印头：一个放置热塑性长丝，然后将一个换刀器交换到另一个放下预浸料带，类似于第一部分中简要提到的自动纤维放置技術

        首先将3d打印碳纤维复合材料热塑性塑料带加热到高于塑料的熔融温度。然后辊将胶带压在打印的部分上。热量压力以及冷却后的茚刷零件的结合使胶带可以使零件熔融。Desktop Metal正在通过Fiber HT和Fiber LT 3D打印机发布该技术 LT的年度订购价为3,495美元，可打印PA6-3d打印碳纤维复合材料或PA6-玻璃纤维带 HT（每年5,495美元）不仅可以使用这些胶带进行打印，还可以与3d打印碳纤维复合材料或玻璃纤维结合使用的PEEK或PEKK HT也有两个打印头，而LT只有一个此外，Fiber HT还具有使用其软件中的高级设置来管理纤维方向的能力可以实现小于1％的孔隙率，并且可以以高达60％的纤维体积比进行打印

mm嘚构建体积，该系统具有可打印PEEK和PEI的加热构建室并且可以进行自动化校准和其他生产质量功能。借助四个可互换的打印头除3d打印碳纤維复合材料外，它还将能够结合不同的复合材料该系统还将配备用于优化晶格结构印刷的软件。 Anisoprint的目标是在2020年底交付其首批ProM IS 500系统虽然這是俄罗斯公司的第一台生产级3d打印碳纤维复合材料3D打印机，但它可能面临激烈的竞争因为还有许多其他公司正在以独特的方式从事3d打茚碳纤维复合材料3D打印的领域的研究。