复合3D打印是一项年轻的技术，但它具有巨大的潜力，但尚未开发。
根据SmarTech Analysis的报告，复合材料3D打印将在未来十年内发展成为近100亿美元的业务，至少可以说是一个巨大的增长机会。
在今天的文章中，我们将深入研究复合3D打印可提供的好处，市场上可用的关键技术以及应用程序，以找出推动这一令人兴奋的行业增长的因素。
什么是复合材料？
复合材料通常包含芯聚合物材料和增强材料，如短切或连续纤维。与非增强聚合物相比，该复合材料具有更高的强度和刚度。在某些情况下，它甚至可以代替铝等金属。
这些增强的材料性能使复合材料在航空航天，汽车，工业产品以及石油和天然气等行业的工具和最终用途应用中倍受追捧。
复合3D打印有哪些好处？
简化和降低传统复合材料制造成本的能力是推动复合3D打印增长的关键因素之一。
除了3D打印外，还有许多制造复合部件的方法。然而，它们中的大多数具有一系列缺点：需要人工铺层复合材料的层，并且需要使用昂贵的固化设备和工具，例如模具。
这使得传统的复合材料制造过程非常费力，资源和资本密集，这意味着很难将其大规模扩展。
另一方面，3D打印使制造过程实现自动化，因为整个过程由软件驱动，并且仅在后处理阶段才需要手动输入。
连续纤维与短切纤维
在3D打印中，可以使用短切和连续两种增强纤维进行打印。在短切纤维的情况下，长度小于一毫米的小股被整合到聚合物材料中。所用纤维的百分比以及基础热塑性塑料决定了最终部件的强度。
如果是连续纤维，则在印刷过程中，将长股纤维与热塑性塑料（例如PLA，ABS，尼龙，PETG和PEEK）混合。用连续纤维3D打印的零件非常轻巧，但强度却和金属一样。
就使用的纤维类型而言，碳纤维是最受欢迎的纤维之一，其次是玻璃纤维和凯夫拉尔纤维。
Markforged：复合3D打印先驱
连续纤维3D打印方法由Markforged于2014年推出，当时该公司推出了Mark One。
虽然Mark One已被新一代3D打印机取代，但该技术仍保持不变：打印机配备了两个喷嘴，一个用于铺设塑料长丝，另一个用于同时铺设碳纤维线。
现在，在2020年，Markforged提供了一系列台式机和工业复合3D打印机，主要应用在功能原型设计以及最终用途零件和工具的制造中。
复合自行车车架
自行车车架是复合3D打印在最终用途零件制造中最成功的应用之一。由碳纤维制成的自行车车架正变得越来越流行，因为这种材料的性能非常适合于车架的构造。该材料坚固，耐用，轻便，是金属自行车车架的极受欢迎的替代品。
Arevo使用机器人材料和软件使产品设计师和制造商能够使用3D打印来创建坚固的轻质复合零件。
然而，碳纤维框架有两个主要缺点：材料极其昂贵，并且制造过程众所周知是劳动密集型的。
Arevo通过其机器人3D打印过程可直面这些挑战。该公司的方法创建了在所有三个维度上均坚固的框架。此功能使Arevo的技术与传统的长丝3D打印有所不同，传统的长丝3D打印在首次打印时倾向于各向异性，这意味着它们在各个方向上都不一样。
Arevo说，借助这项技术，与同类传统制造的自行车（平均价格在1000至2000美元之间）相比，它可以以300美元的有竞争力的成本生产碳纤维自行车。
该初创公司已经与包括Franco Bicycles和Pilot在内的一些自行车公司合作。
随着复合自行车3D打印的发展，Arevo的技术正在为自行车制造领域增添新的面貌。
