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复合材料是两种或多种不同材料（通常是芯聚合物和增强材料）的组合以达到最佳性能，这种材料具有轻质、高强度、耐高温和化学腐蚀等优势，是医疗、航空航天、汽车、体育和工业等众多行业应用的理想之选。因此，许多增材制造公司也正在通过研发新型复合材料进行零部件制造。
2021年3月30日，英国领先的3D打印专家Ricoh 3D与美国3D打印机与材料制造商Impossible Objects宣布建立合作，将首次为欧洲的客户提供CBAM高性能、低成本碳纤维复合材料3D打印零件，包括Carbon Fiber PEEK和Carbon FibrePA12。
Carbon Fibre PEEK
Ricoh 3D是首批将3D打印碳纤维PEEK和碳纤维PA12材料在欧洲出售的功能原型和小批量生产增材制造服务机构之一。通过Impossible Objects独特的CBAM打印过程，利用高速2D图形技术创造高性能增强复合部件。这些零件具有极高成本效益、令人印象深刻的强度重量比，并且性能类似于金属。
Carbon Fibre PA12
Impossible Objects专有的CBAM技术可以比传统的熔融沉积建模（FDM）3D打印更快地生产零件。制造过程是通过将尼龙和PEEK等高性能聚合物与碳纤维和玻璃纤维板相结合。与传统的复合材料制造相比，ImpossibleObjects的复合材料的增材制造（CBAM）工艺可制造出非常坚固、几乎没有几何限制、高精度，而且价格大大低于以前的零件。对于航空航天和无人机制造商而言，这尤其是个好消息。因为这项技术大大改变了使用FDM和FFF技术无法实现的精细特征和扁平零件，在FDM和FFF加工时，短纤维的形成和层与层之间的层压会导致零件在力的作用下散落。
CBAM技术制造的无人机螺旋桨
使用粉末基3D复合材料时，连续碳纤维包含在长纤维印刷纸中，可以完全均匀地覆盖纤维，从而使点状特征和羽化边缘成为可能。由于多余的纤维支撑着未打印的区域，因此消除了零件收缩、卷曲或变形的问题。
CBAM技术流程
Ricoh 3D增材制造与成型工程经理Mark Dickin表示，在未来几年中，复合材料将成为增材制造领域一个巨大的增长领域，因此与Impossible Objects的合作将会使公司在碳纤维复合材料零件生产方面处于行业领先地位。同时，这也是可持续发展的重要产品。通过从板上提取废料可回收所有粉末，从而确保没有浪费，这比SLS更为有效。
使用Impossible Objects的复合材料增材制造（CBAM）的钟形曲柄。（照片：美国商业资讯）
而Impossible Objects的创始人兼董事长BobSwartz称，与Ricoh 3D的合作是公司的重要一步。CBAM通过比以往更低的成本生产更坚固、高性能的3D打印零件，为增材制造开辟了新的可能性。与Ricoh3D的合作关系将会把这些竞争优势扩展到整个欧洲。
用PEEK和PA 12碳纤维制成的3D打印零件（图片来源：Ricoh 3D）
CBAM技术与CBAM-2打印机
CBAM技术能够将碳或玻璃长纤维织物（相对于短纤维或短切纤维）与高性能热塑性材料相结合的增材制造工艺。长纤维（长度至少为12mm的纤维）除尺寸稳定性、耐热性和耐化学性等其他特性外，还可以显着提高强度、韧性和耐用性。长纤维增强复合材料零件可用于由低成本塑料、轻质金属零件进行改造、或其他方式无法实现的全新零件。
CBAM-2打印机具有快速、灵活和有效的特点：
- 打印速度快，并且可以直观看到大批量生产的制造过程。
- 适合低成本、高价值和高强度打印 。
- 高强度复合材料的使用能够生产更坚固、更硬、更轻的零件，并具有更高的精度和更好的质量控制。
与传统的3D打印方法相比，Impossible Objects的CBAM 2打印机可以生产出更坚固、更轻、尺寸精度更高、温度性能更好的零件。图片来源：美国商业资讯
CBAM的制造过程大致如下：
- 对打印对象进行切片
- 在复合材料薄片上喷涂形状对应切片的粘合剂
- 铺设粉末并去掉多余部分
- 将所有切片薄片组合并压缩
- 加热所有薄片组合
- 去掉未熔合的材料并后处理
参考阅读：
1. Ricoh 3D launches powder-based 3D composite
2. Powder-based 3D Composite
3. Long-Fiber Makes our Composites Stronger, Lighter,Tougher.
4. THE CBAM-2 Printer
5. 纤维层叠3D打印技术ImpossibleObjects：速度提高100倍，成品强度提高10倍
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