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來自波蘭科學(xué)院的研究人員將要開展一項名為“高性能聚合物復(fù)合材料的3D打印（3Dfy）”的項目，該項目旨在提出一種創(chuàng)新的打印工藝，即采用UD熱塑性預(yù)浸料帶作為原料進行復(fù)合材料3D打印。該方法的競爭優(yōu)勢在于原料材料的低成本和高質(zhì)量性能，以及材料的多樣性和對最終用戶的開放性。

長期以來，連續(xù)纖維增強聚合物的3D打印一直是增材制造領(lǐng)域內(nèi)的一個技術(shù)挑戰(zhàn)。這也間接導(dǎo)致了一個高度競爭的格局存在，包括來自開發(fā)鏈各個環(huán)節(jié)的參與者，從大學(xué)到研究中心再到工業(yè)上。這些挑戰(zhàn)者包括中小企業(yè)深層技術(shù)創(chuàng)新的初創(chuàng)公司和大公司。

3Dfy 項目在西班牙赫羅納大學(xué)有一個初始的 2019-2021 RDI 階段，由加泰羅尼亞商業(yè)競爭力機構(gòu)ACCIó的歐盟MSCA共同基金TECNIOspring+計劃提供支持，目前這一項目仍在波蘭基礎(chǔ)技術(shù)研究所繼續(xù)開展。同時，該項目還獲得了波蘭科學(xué)院的2022-2024年歐盟MSCA共同基金PASIFIC計劃的支持。

在最初的項目中，3Dfy提出了一種用于連續(xù)纖維增強的高性能熱塑性聚合物（如PEI、PES、PEEK、PEKK）的新型熔融長絲制造3D打印技術(shù)。其新穎之處在于將工業(yè)化的自動纖維放置復(fù)合材料制造工藝中的預(yù)浸漬復(fù)合材料帶作為原料（而不是預(yù)浸漬的長絲）。

3D打印連續(xù)纖維增強聚合物主要針對輕質(zhì)和高熱力學(xué)性能（剛度、強度、斷裂韌性、耐溫、耐濕、耐輻射、耐化學(xué)制劑）的應(yīng)用場景，能夠在惡劣的負載和環(huán)境條件下運行，用于航空航天、汽車、生物機械（例如，工具/刀具、功能原型、復(fù)雜的支架、外殼和鑲板、熱發(fā)動機部件、復(fù)雜的管道主體和連接器、CubeSats、無人機/無人機主體、小型風(fēng)力渦輪機葉片、機器人部件、體育用品和假肢植入物等行業(yè)。

研究人員主持的這項3Dfy項目旨在為高性能復(fù)合材料及其應(yīng)用開發(fā)一種創(chuàng)新的3D打印加工方法，并證明其可行性。該項目考慮了幾個方面，如連續(xù)纖維加固（如碳、玻璃），其本身就為復(fù)合材料提供了卓越的機械性能（如剛度、強度）；以及高性能熱塑性基體（如PEEK、PEKK、PEI、PPS），其為3D打印的復(fù)合材料提供了卓越的熱機械性能（如熱、化學(xué)、輻射、環(huán)境、磨損、抗壓、斷裂韌性）。

與目前處理類似聚合物打印問題的最先進技術(shù)相比，3Dfy項目的創(chuàng)新之處在于提出了一種能夠處理新原料類型的新型擠出頭，以及復(fù)合材料3D打印的新方法和技術(shù)。市場上可用的具有矩形截面的預(yù)浸漬復(fù)合材料帶被用作原料，而不是內(nèi)部專有的具有圓形截面的預(yù)浸漬長絲（如目前同一細分市場上的其他競爭者所做的）。

3Dfy項目的核心內(nèi)容涉及以下幾個方面：

(a) 用于復(fù)合3D打印機的多相（聚合物基體和增強纖維）原料；

(b) 原料的復(fù)合3D打印加工技術(shù)；

(c) 輸出的3D打印復(fù)合材料的性能。

因此，3Dfy項目涵蓋了多學(xué)科、多物理學(xué)和多尺度的內(nèi)容，包括材料科學(xué)和技術(shù)（增強纖維和聚合物基體成分、它們的兼容性、聚合物基體配方、根據(jù)加工方法需要的添加劑和改性劑）；原料材料開發(fā)；工藝技術(shù)；產(chǎn)品（復(fù)合3D打印擠出頭）開發(fā)；數(shù)字化制造、自動化和控制；復(fù)合材料設(shè)計、分析和物理測試；虛擬建模和仿真；工藝和產(chǎn)品驗證。此外，該項目建立在之前的RDI基礎(chǔ)上，旨在繼續(xù)最初的RDI，提高TRL并將技術(shù)推進到市場。