將3D批量打印碳纖維復(fù)合材料確定為制造業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)。

瑞士工程科技公司9T Labs成立于2018年，其專有的增材融合技術(shù)（Additive Fusion Technology?）能以自動(dòng)化3D打印的方式，大批量、低成本地生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳纖維復(fù)合材料來(lái)取代鋼、鋁和鈦零件。

9T Labs團(tuán)隊(duì)

碳纖維復(fù)合材料已成為航空航天、醫(yī)療、休閑和機(jī)器人等行業(yè)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的首選材料。其強(qiáng)度是鋼的5倍，硬度是鋼的2倍，但重量?jī)H為金屬的1/5。過(guò)去十年，復(fù)合材料已成為大型結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)配置，但如汽車支架或飛機(jī)座椅結(jié)構(gòu)件等大量零件依然是由金屬制成的。其原因在于碳纖維復(fù)合材料制造的局限性。碳纖維復(fù)合材料的現(xiàn)有制造工藝成本高昂、耗時(shí)且需大量勞動(dòng)力，例如，引入單層碳纖維和對(duì)齊單根纖維就需要大量的人力，這嚴(yán)重限制了碳纖維復(fù)合材料在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用。 

9T Labs的3D打印技術(shù)改變了游戲規(guī)則，該技術(shù)可將碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)效率提升25倍，將制造成本降低90%。據(jù)SmarTech Analysis的《2018年3D打印復(fù)合材料市場(chǎng)》報(bào)告預(yù)計(jì)，到2028年，3D打印復(fù)合材料市場(chǎng)約為100億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率達(dá)14.15%。9T Labs正是推動(dòng)這一發(fā)展的少數(shù)公司之一。

金屬部件與9T Labs的3D打印復(fù)合材料部件

9T Labs專有的RED SERIES?一體化增材融合技術(shù)將集成軟件、增材制造和成型相結(jié)合，充分釋放了連續(xù)纖維復(fù)合材料大批量、低成本、自動(dòng)化制造的潛力。 

該技術(shù)由設(shè)計(jì)模塊（Fibrify?設(shè)計(jì)套件）、構(gòu)建模塊（提供纖維鋪層和預(yù)成型件生產(chǎn)的3D打印機(jī)）和融合模塊（提供預(yù)成型件固結(jié)和最終零件成型的緊湊型壓縮機(jī)）組成。其中，F(xiàn)ibrify?設(shè)計(jì)套件可導(dǎo)入CAD文件并運(yùn)行FEA模擬，使用戶能夠快速定義纖維設(shè)計(jì)并驗(yàn)證和優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能力。構(gòu)建模塊是一個(gè)開放式材料平臺(tái)，能通過(guò)兩個(gè)細(xì)絲導(dǎo)向器進(jìn)行材料沉積，將熱塑性細(xì)絲（例如PA11、PA12、PPS、PEKK和PEEK）與連續(xù)纖維增強(qiáng)細(xì)絲（例如碳、玻璃和玄武巖）放置在一起，并能精確決定纖維取向，充分利用各向異性的優(yōu)勢(shì)，在零件的不同區(qū)域或不同方向獲得不同的機(jī)械性能。融合模塊使用金屬模具來(lái)加固打印出來(lái)的預(yù)成型件，增加層之間的粘合，將打印結(jié)構(gòu)內(nèi)的殘留空隙降低至1%并實(shí)現(xiàn)極佳的表面光潔度，形成可重復(fù)、低孔隙率、致密且堅(jiān)固的最終復(fù)合材料件。融合模塊還能通過(guò)復(fù)雜的熱塑性長(zhǎng)絲沉積以及重塑預(yù)成型件，將多個(gè)子部件組裝并融合成一個(gè)部件，進(jìn)而擴(kuò)展設(shè)計(jì)自由度。

9T Labs的軟件能精確設(shè)計(jì)組件的纖維及方向

9T Labs的構(gòu)建模塊（左）和融合模塊（右）

由此，9T Labs從根本上改變了高性能復(fù)合材料零件的批量制造方式，并在材料質(zhì)量、可重復(fù)性、輕便性和性能方面設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)最大限度地減少了材料用量和浪費(fèi)，降低制造成本并促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。 

9T Labs優(yōu)先生產(chǎn)中小型尺寸和厚截面的高性能結(jié)構(gòu)零件，可實(shí)現(xiàn)1萬(wàn)至10萬(wàn)個(gè)零件的年產(chǎn)量。這類零件在航空航天、醫(yī)療、機(jī)器人和日用工業(yè)品等行業(yè)具有廣泛應(yīng)用前景。2021年，9T Labs在航空航天（內(nèi)部部件、支架、發(fā)動(dòng)機(jī)部件和機(jī)翼加強(qiáng)件）、醫(yī)療（手術(shù)器械）、奢侈品（手表、眼鏡）和人體外骨骼（符合人體工程學(xué)的舉升支撐）等領(lǐng)域完成了創(chuàng)紀(jì)錄的合作項(xiàng)目數(shù)量。工業(yè)項(xiàng)目外，9T Labs還向研究中心、大學(xué)、金屬成型行業(yè)和航空航天一級(jí)供應(yīng)商等客戶提供商業(yè)系統(tǒng)；到目前為止，9T Labs已識(shí)別出300多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。2022年，9T Labs獲得了1700萬(wàn)美元的A輪融資，這將支持公司技術(shù)和設(shè)備的全面商業(yè)化，引領(lǐng)可持續(xù)高性能復(fù)合材料零件的批量生產(chǎn)。