碳纤维是较好的3D打印材料之一吗

如果说70亿美金的3D打印行业的确要获得千亿美金的制造市场的一部分份额，3D打印技术就需要在设备工艺与材料两方面发力。这方面Carbon与惠普正在通过他们的工艺来展示这种可能性变成现实。
材料领域，材料化学公司从杜邦到伊士曼纷纷投身到3D打印材料的研究中。而根据市场咨询公司IDTechEx,到2025年材料市场有望达到83亿美金的市场份额，3D科学谷认为虽然光固化目前占据材料市场的较大市场份额，然而要跟传统制造业竞争，复合材料将是3D打印成为主流技术的背后驱动力之一。点击GE视频，了解复合材料在航空领域的重要性。
而复合材料领域，对于制造业来说较重要的一个领域就是碳纤维增强材料，可以提供与金属相当的强度，又非常轻，碳纤维在需要考虑重量与强度比的行业包括航空航天、汽车领域都有广泛的应用前景。
碳纤维较好的3D打印材料之一
碳纤维从1970年后就开始进入工业制造领域，应用到汽车、运动品、工程与电子领域。而空客的A350 XWB包括了52%的碳纤维增强（CFRP)部件，波音787 Dreamliner包括了50%的碳纤维增强（CFRP)部件。汽车领域的宝马BMW i3也大量使用碳纤维增强部件。

图片：飞机上碳纤维比例逐年提高，来源Hexel

传统工艺制造碳纤维的过程十分复杂并需要大量的人力劳动。3D打印为碳纤维制造带来了新的领域，更方便，并不需要大量的人工。
桌面碳纤维打印
通过FDM熔融挤出的方式打印碳纤维需要将碳纤维与热熔塑料一起打印。在这方面，荷兰的colorFabb公司的XT-CF20材料里面含有伊士曼化工的 PETG材料以及20%的碳纤维材料。 3DXTECH也是用伊士曼PETG材料结合高模量碳纤维制成复合材料。PETG这种材料，本身就有很好的延展性，而且它能在承受更高的CF负载的同时保持一定的延展性和抗冲击性。它能够很好地粘附在多种构建平台上，同时也具有优异的层粘合，而碳纤维的加入不仅增加了它的刚性和尺寸稳定性。另外一家公司， Proto-pasta的碳纤维增强材料**，一种玉米淀粉提取的衍生塑料和碳纤维复合材料。

**可能是较容易打印的，ABS与PETG强度更大，尼龙难以打印，但比起其他材料耐磨性较好。如果要与工业级零件竞争，PEEK应该是理想的选择，PEEK较强，较耐热，化学和抗潮湿性能较好。桌面型打印机方面，Markforged的设备还可以用来制造尼龙碳纤维增强材料。另外一家公司，Orbital Composites也开发出了可以打印复合材料长丝的设备，并且还准备在外太空零重力情况下打印。
工业级碳纤维打印
来自美国硅谷的Arevo Labs不仅提供碳纤维工业级3d打印机，还提供3D打印的新型碳纤维和碳纳米管（CNT）增强型高性能材料，而且使用其专有的3D打印技术和**软件算法可以使用市场上现有的长丝融熔3D打印机制造产品级的**强聚合物零部件。
Arevo Labs推出了一个可扩展的以机器人为基础的增材制造RAM设备用来打印复合材料。3D科学谷曾介绍过该平台由一个市售的机械臂，复合沉积端执行器和一个全面的软件套件。

目前软件是专门针对ABB IRB 120六轴机器人，但可扩展的软件也可以支持更大的ABB机器人型号和尺寸，根据机器人的大小，打印体积可以从1000立方毫米达到8立方米。
Impossible Objects的CBAM 工艺将强度更高的材料用于3D打印技术，比如碳纤维、芳纶（Kevlar）和玻璃纤维等。打印完成后的零部件要比使用传统热塑性材料3D打印出来的部件强度要高2倍—10倍。 由于其*特的复合材料构成，用户也可以通过定制以用于各种应用，包括热和化学腐蚀等环境。

Impossible Objects的工作原理是当CAD文件被切图成独立的位图层，打印机就将热塑性液滴按照位图模型打印到复合材料的基层上，随后基层材料中那些没有被液滴黏住的粉末被吹吸掉，只留下根据位图模型形成的粘结剂与复合材料。

比桌面型设备打印速度快10倍，Impossible Objects的CEO Robert Swartz相信他们的打印速度可以提高到100米每分钟。 目前设备可以打印的尺寸是12 in x 16 in (305 mm x 406 mm)。另外，3D科学谷了解到Impossible Objects的设备还处于测试验证阶段，定于2017年正式上市 。

除了Impossible Objects的CBAM技术， EnvisionTec推出了 SLCOM 1 3D打印机，该打印的核心技术是EnvisionTec拥有**的技术。

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