方鯤 向正桐 張戩 楊琳 胡國(guó)華 崔可健 徐堅(jiān)

當(dāng)前，新能源、新材料、3D打印技術(shù)、智能制造裝備、生物技術(shù)等高科技正在一些重要領(lǐng)域發(fā)生革命性突破，正在引發(fā)新一輪的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與變革。3D打印技術(shù)是將新材料技術(shù)、數(shù)字化制造技術(shù)和智能化制造技術(shù)植入產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及制造，使產(chǎn)品的功能得到極大豐富，并在網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)強(qiáng)有力地支持下，通過(guò)開(kāi)放、共用的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，單件小批量定制化的生產(chǎn)制造逐漸取代大批量流水線生產(chǎn)制造；重復(fù)和一般技能勞動(dòng)制造將不斷被智能化裝備和先進(jìn)的生產(chǎn)制造方式所替代。

3D打印技術(shù)是一種通過(guò)逐層增加堆積材料來(lái)生成三維實(shí)體的快速增材制造技術(shù)，不但克服了傳統(tǒng)減材制造產(chǎn)生的損耗問(wèn)題，而且使產(chǎn)品制造更智能化、精準(zhǔn)化和高效。尤其是涉及到復(fù)雜形狀的高端制造，3D打印技術(shù)顯示出了巨大的優(yōu)越性。隨著高端制造業(yè)的發(fā)展，目前3D打印制造技術(shù)受到高度關(guān)注，與機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)一起被稱為推動(dòng)第3次工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。3D打印技術(shù)包含：增強(qiáng)材料技術(shù)、3D打印設(shè)備制造技術(shù)及3D打印軟件及各種應(yīng)用服務(wù)。

其中，3D打印增強(qiáng)材料是最重要的3D產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)之一，可分為3大主要類別：3D打印金屬材料、3D打印非金屬陶瓷、3D打印塑料（復(fù)合）材料（包括3D打印生物醫(yī)用材料）。3D打印主要應(yīng)用在：文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)、工業(yè)制品、醫(yī)療設(shè)備、交通運(yùn)輸、航空航天等行業(yè)。國(guó)家和政府部門(mén)將引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展和變革，推動(dòng)3D打印科學(xué)知識(shí)普及，指導(dǎo)國(guó)內(nèi)3D打印行業(yè)發(fā)展。目前，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)政策扶持3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如：《中國(guó)制造2025》等。在國(guó)家大力推進(jìn)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、從“制造大國(guó)”向“創(chuàng)造大國(guó)”轉(zhuǎn)變的新時(shí)代發(fā)展背景下，3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)必將得到快速發(fā)展，3D打印產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系將逐漸完善，有助于推動(dòng)中國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。

“新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命正在創(chuàng)造歷史性機(jī)遇，催生互聯(lián)網(wǎng)+、分享經(jīng)濟(jì)、3D打印、智能制造等新理念、新業(yè)態(tài)，蘊(yùn)含著巨大商機(jī)?！绷?xí)近平主席近期發(fā)表重要觀點(diǎn)，支持和高度重視我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展；2015年5月，經(jīng)李克強(qiáng)總理簽批國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》重要政策，要求在3～5年內(nèi)我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)將形成千億級(jí)市場(chǎng)；2015年12月18日，在中國(guó)3D打印材料理事會(huì)成立大會(huì)上，中國(guó)工程院院士、中國(guó)3D打印增強(qiáng)材料理事會(huì)主席周廉說(shuō)，“3D打印發(fā)展的關(guān)鍵在增強(qiáng)材料，未來(lái)3D打印增強(qiáng)材料將爆發(fā)巨大生命力，可能占據(jù)3D打印產(chǎn)值30%以上份額。我們一定要做好3D打印增強(qiáng)材料這篇大文章，縮小與國(guó)際差距”；中國(guó)科學(xué)院院士葛昌純表示，“發(fā)展我國(guó)3D打印增強(qiáng)材料產(chǎn)業(yè)，需要國(guó)家加大資金支持力度，同時(shí)，將各大研發(fā)機(jī)構(gòu)、材料企業(yè)和3D打印企業(yè)資源“有效整合起來(lái)”，實(shí)現(xiàn)“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”緊密結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)3D打印增強(qiáng)材料產(chǎn)業(yè)的突圍；中國(guó)3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長(zhǎng)羅軍認(rèn)為，盡管目前應(yīng)用在3D打印領(lǐng)域的3D增強(qiáng)材料已達(dá)1 000多種，但是與傳統(tǒng)制造業(yè)比較，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。尼龍材料、陶瓷材料、光敏樹(shù)脂材料和金屬燒結(jié)材料、鈦合金等冶金粉末材料，基本依賴進(jìn)口，嚴(yán)重影響了我國(guó)3D打印產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展?！拔覀儾粌H在金屬材料3D打印、生物醫(yī)用材料3D打印專用設(shè)備上整體落后，特別是在3D打印增強(qiáng)材料領(lǐng)域的差距也在進(jìn)一步拉大，下一步我們要積極扶持一批材料企業(yè)與國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)合作，盡快實(shí)現(xiàn)中國(guó)3D打印增強(qiáng)材料的國(guó)產(chǎn)化發(fā)展?！?/p>

高性能的碳纖維增強(qiáng)塑料（SCFT、LCFRT）及復(fù)合材料（CFRP和CFRTP）具有高強(qiáng)度、高剛度、低比重、高沖擊韌性好、抗疲勞性好、耐高溫老化、耐化學(xué)腐蝕、抗蠕變、導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐磨擦磨損、可循環(huán)回收使用等優(yōu)異特性，也是新一代高性能化的輕量化先進(jìn)新材料。高端先進(jìn)的碳纖維復(fù)合材料已經(jīng)越來(lái)越多地融入到生活當(dāng)中，而當(dāng)今的3D打印技術(shù)作為一種新興產(chǎn)業(yè)也有著廣闊的發(fā)展前景。如果這兩者相遇，會(huì)有怎樣令人驚喜的出現(xiàn)？2014年，筆者所在公司與國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)密切合作研究與發(fā)明的3D打?。◤?qiáng)化碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合塑料的融熔技術(shù)，Reinforced Filament Fusion）采用了特殊的3D打印擠出頭設(shè)計(jì)，并針對(duì)先進(jìn)增強(qiáng)材料進(jìn)行了固件優(yōu)化技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合碳纖維增強(qiáng)聚合物材料打印的復(fù)雜形狀零部件具有出色的耐高溫和抗化學(xué)性能，能夠制造“更輕、更強(qiáng)、更環(huán)?！钡摹?D打印碳纖維熱塑性塑料輕量化零部件（LCFRTP）”己成為工業(yè)級(jí)增材制造的下一個(gè)大趨勢(shì)。該成果榮獲2016年中國(guó)國(guó)際復(fù)合材料產(chǎn)品創(chuàng)新獎(jiǎng)，受到國(guó)內(nèi)外用戶應(yīng)用和好評(píng)（見(jiàn)圖1所示）。

當(dāng)前，利用3D打印增材制造技術(shù)應(yīng)用于碳纖維增強(qiáng)塑料及復(fù)合材料（SCFT、LCFRT、CFRP和CFRTP）在國(guó)內(nèi)外己經(jīng)成為一和快速發(fā)展的碳纖維復(fù)合材料制備的數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化的高科技新技術(shù)。相比傳統(tǒng)碳纖維復(fù)合材料成型與制備工藝相比，具有工藝簡(jiǎn)單、加工成本低、原材料利用率高、生產(chǎn)技術(shù)綠色與環(huán)保、降低制件的制造成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造一體化完成、無(wú)需再開(kāi)模具制造、可以反復(fù)數(shù)字化修模與打印制件驗(yàn)證，從而可以加快開(kāi)發(fā)周期、節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，可作為一種低成本快速成形制造的一種有效技術(shù)方案。

碳纖維增強(qiáng)塑料及復(fù)合材料在航空航天和軍工可以用3D打印技術(shù)制造出更輕、更強(qiáng)的工業(yè)級(jí)輕量化復(fù)合材料的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件。碳纖維（CF）成本較高、制備工藝條件及控制復(fù)雜、特殊的加工成型專用設(shè)備少和專業(yè)工程技術(shù)人員缺乏，使其在3D打印行業(yè)發(fā)展與應(yīng)用較少，但是在國(guó)內(nèi)外各個(gè)行業(yè)的末來(lái)應(yīng)用發(fā)展?jié)摿薮?，特別在航空航天、新能源電動(dòng)汽車研究及開(kāi)發(fā)上具有廣泛的應(yīng)用前景和發(fā)展。

一、3D打印技術(shù)的碳纖維增強(qiáng)塑料及復(fù)合材料

可用于3D打印技術(shù)的碳纖維增強(qiáng)塑料及復(fù)合材料增材主要可分為4種類型。

1.短碳纖維增強(qiáng)改性工程塑料（SCFRT，LCFRT）

如超臨界流體-聚乳酸（SCFPLA），（超臨界流體-聚丙烯）SCFPP和超速防護(hù)系統(tǒng)-聚酯酸LCFPP，超臨界流體-聚酯酸（SCFPA）超速防護(hù)系統(tǒng)-聚酯酸（LCFPA），超臨界流體SCF-PC和LCFPC，SCF-PPS和LCF-PPS，SCFPEEK和LCF-PEEK等；也用用SCF增強(qiáng)熱固性環(huán)氧或光敏樹(shù)脂，制備3D打印增材（粒子），采用FDM或SLA技術(shù)打印3D打而制品。這類增材普遍具有高強(qiáng)度、低成本、制備簡(jiǎn)單，技術(shù)門(mén)檻低，大多數(shù)國(guó)外己經(jīng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與應(yīng)用，國(guó)內(nèi)處于剛開(kāi)始研究及開(kāi)發(fā)，應(yīng)用也屬于剛起步階段。

2.連續(xù)碳纖維增強(qiáng)塑料及復(fù)合材料（CFRP和CFRTP）

如連續(xù)單向碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧預(yù)浸帶或編織織物和連續(xù)單相碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸帶或編織織物，如單向CFRP環(huán)氧預(yù)浸帶和單向CFRTP尼龍預(yù)浸帶在國(guó)內(nèi)外也已開(kāi)發(fā)成功與應(yīng)用（如圖2所示）

3.連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP和CFRTP）

如美國(guó)、德國(guó)、日本等己開(kāi)發(fā)出具有更輕、比強(qiáng)度和比模量更大的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合3D打印增材制造和專用設(shè)備，并在航空航天領(lǐng)域開(kāi)始驗(yàn)證使用。

4.連續(xù)碳纖維增強(qiáng)納米復(fù)合材料

應(yīng)用于3D打印增材制造，具有更高的抗摩損、自潤(rùn)滑、量子阱信息傳遞、界面結(jié)合強(qiáng)度高等更好的功能性能，從而又開(kāi)辟3D打印制造尖端高性能功能化復(fù)合材料的一種新技術(shù)。目前，美國(guó)在這領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。筆者所在公司也首次開(kāi)發(fā)成功一種連續(xù)碳纖維增強(qiáng)納米復(fù)合尼龍預(yù)浸帶，創(chuàng)新點(diǎn)為：采用碳纖維與化學(xué)接枝改性后的碳納米管或石墨烯，以及添加特殊加工助劑與熱塑性樹(shù)脂熔融共混制備高強(qiáng)度的碳纖維增強(qiáng)納米復(fù)合材料。該技術(shù)添補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域空白，成為繼美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、日本之后自主創(chuàng)新制造的工業(yè)級(jí)別3D打印碳纖維增強(qiáng)材料（系列），具有輕量化、高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的特性。目前，筆者研發(fā)團(tuán)隊(duì)正與3D打印機(jī)硬件和軟件設(shè)計(jì)公司合作，不斷優(yōu)化碳纖維增強(qiáng)材料專用3D打印設(shè)備與3D打印軟件，可為航空航天、高鐵、新能源、汽車、機(jī)械、電子、體育運(yùn)動(dòng)器材和醫(yī)療器材打印出最終的工業(yè)零部件產(chǎn)品，具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用。圖3所示為采用該技術(shù)3D打印制造的無(wú)人機(jī)上使用的傳感器。

二、國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

現(xiàn)列出國(guó)外關(guān)于3D打印碳纖維公司及打印機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)給予介紹。

1.Arevo Labs

該公司來(lái)自著名的美國(guó)硅谷，主要業(yè)務(wù)包括提供工業(yè)級(jí)的碳纖維3D打印機(jī)，用于3D打印的新型碳纖維和碳納米管（CNT）增強(qiáng)型高性能材料，以及借助獨(dú)有的3D打印技術(shù)和專用軟件算法，使用市場(chǎng)上現(xiàn)有的長(zhǎng)絲融熔3D打印機(jī)制造產(chǎn)品級(jí)的超強(qiáng)聚合物零部件。這家公司在2015年后期推出了自己的首款機(jī)械臂3D打印平臺(tái)（RAM）。該平臺(tái)是由ABB Robotics公司的商用6軸機(jī)器人系統(tǒng)，F(xiàn)DM 3D打印組件，終端效應(yīng)器硬件，以及一套綜合的軟件組成的，能夠使用高性能的碳纖維熱塑性塑料3D打印出復(fù)雜的復(fù)合部件。RAM搭載的是ABB公司最小型號(hào)的機(jī)械臂——IRB 120，不過(guò)其所使用的可擴(kuò)展軟件是可以匹配和支持更大的型號(hào)的，根據(jù)型號(hào)的不同，其構(gòu)建體積最小為1 000mm3，最大可達(dá)8 000mm3。末端執(zhí)行器的硬件包括一個(gè)用于處理高性能碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的熱管理沉積頭。Arevo公司軟件套件將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)換為一組執(zhí)行增材制造的指令發(fā)送給機(jī)器人。該軟件提供了六度的自由度和多軸的工具路徑，機(jī)器臂在三維表面可變方向。一個(gè)精確的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真解釋材料沉積指令驗(yàn)證和優(yōu)化打印過(guò)程。

2.Impossible Objects

該公司擁有專利的復(fù)合材料3D打印工藝 （CBAM） 工藝，能將特定材料以層層堆積的方式成型，并用內(nèi)置熱源將它們?nèi)诤显谝黄?。打印完成后將不需要的材料移除即可。Impossible Objects公司將強(qiáng)度更高的材料用于3D打印技術(shù)，比如碳纖維、芳綸（Kevlar）和玻璃纖維等。打印完成后的零部件要比使用傳統(tǒng)熱塑性材料3D打印出來(lái)的部件強(qiáng)度要高2～10倍。由于其獨(dú)特的復(fù)合材料構(gòu)成，用戶也可以通過(guò)定制以用于各種應(yīng)用，包括熱和化學(xué)腐蝕等環(huán)境。Impossible Objects的創(chuàng)始人Robert Swartz認(rèn)為，能夠打印碳纖維部件將讓3D打印技術(shù)在很多領(lǐng)域更加有用。目前由3D打印的塑料部件其性能并不好，而想要提高性能，就需要更好的材料。Impossible Objects研發(fā)了新工藝。新工藝避免打印碳纖維，而從碳纖維布開(kāi)始。在碳纖維布的上方，打印機(jī)根據(jù)數(shù)字指令精準(zhǔn)地噴涂清洗液，然后根據(jù)設(shè)計(jì)加入樹(shù)脂；將碳纖維布堆積并加熱，使樹(shù)脂融化，與碳纖維結(jié)合；最后，將未能與樹(shù)脂結(jié)合的碳纖維去除。Impossible Objects已根據(jù)新工藝做出了可供出售的設(shè)備。當(dāng)前的商業(yè)模式是為客戶提供高強(qiáng)度塑料產(chǎn)品的打印服務(wù)，他們正在將其CBAM技術(shù)設(shè)備商業(yè)化，下一步就將直接出售設(shè)備。

3.ElectroImpact

該公司的旗艦設(shè)備是自動(dòng)纖維鋪放設(shè)備（AFP）。它采用了超薄碳纖維預(yù)浸帶或者預(yù)浸絲自動(dòng)鋪放技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)十分精細(xì)的打印質(zhì)量。該設(shè)備具有一條長(zhǎng)達(dá)6.4m的機(jī)械臂，頭部有16個(gè)類似于老式縫紉機(jī)上線轱轆的裝置，整個(gè)手臂被架置在12m長(zhǎng)的軌道上，可以圍繞模型快速運(yùn)動(dòng)并同時(shí)進(jìn)行打印，所以能顯著縮短零部件和原型產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間并降低成本。AFP的基本原理與常規(guī)FDM打印機(jī)類似，可以打印最長(zhǎng)近8m的部件，在不平整和復(fù)雜的表面上，打印速度可以達(dá)到驚人的50m/min。一些知名機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)采購(gòu)了AFP的設(shè)備和產(chǎn)品，比如美國(guó)宇航局（NASA）的馬歇爾航天就購(gòu)買(mǎi)了AFP的打印品作為制造航天器的零件，同時(shí)波音也購(gòu)買(mǎi)了多臺(tái)Electroimpact公司的AFP設(shè)備，希望用來(lái)制造科技機(jī)翼上的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。

4.MarkForged

該公司在2年前推出了全球首款能打印復(fù)合材料的桌面3D打印機(jī)Mark One。該設(shè)備的成型尺寸為305mm×160mm×160mm，能夠使用碳纖維和其它復(fù)合材料直接制作出在機(jī)械性能上足以與金屬部件媲美的“連續(xù)纖維加固”塑料類部件。這款機(jī)器有2個(gè)打印頭，一個(gè)會(huì)使用尼龍材料，另一個(gè)會(huì)使用碳纖維、玻璃纖維等高強(qiáng)度纖維材料，然后聯(lián)合制造出強(qiáng)度可以媲美甚至超過(guò)鋁制品的超強(qiáng)部件。MarkForged的CEO Greg Mark認(rèn)為，碳纖維價(jià)格昂貴一個(gè)重要原因是它的制作工藝：復(fù)雜、耗時(shí)、人力需求大。Mark認(rèn)為他們公司開(kāi)發(fā)的新技術(shù)簡(jiǎn)單到只要在電腦里設(shè)計(jì)好部件，點(diǎn)擊按鈕，幾個(gè)小時(shí)后就部件就出來(lái)了。由于設(shè)備的應(yīng)用廣泛、實(shí)用性極強(qiáng)，該公司在2015年實(shí)現(xiàn)了400%的收益。

5.German RepRap

總部位于德國(guó)慕尼黑的German RepRap公司以其高品質(zhì)的3D打印機(jī)及3D打印線材而知名。隨著行業(yè)的不斷增長(zhǎng)，2015年7月20日，該公司宣布又推出一款新的3D打印碳纖維線材Carbon20。公司介紹稱，這是一款可以用于3D打印功能性部件的線材。Carbon20線材中含有20%的碳纖維，這也是它名字的由來(lái)。它十分適合3D打印那些需要擁有可靠的剛性、硬度的工業(yè)零部件。

6.東京理科大學(xué)機(jī)械工學(xué)科

松崎亮介團(tuán)隊(duì)成功地開(kāi)發(fā)了能3D打印碳纖維復(fù)合材料的3D打印機(jī)。把長(zhǎng)絲碳纖維浸泡在熱塑性樹(shù)脂里，進(jìn)而打印出立體造型。用試驗(yàn)片進(jìn)行測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度較熱塑性樹(shù)脂提高了6倍。今后，將進(jìn)一步提高碳纖維的密度，打印出更高強(qiáng)度的的復(fù)合材料造型。

由超級(jí)樹(shù)脂工業(yè)（東京都稻城市）、日本大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）共同組成的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省戰(zhàn)略性基礎(chǔ)技術(shù)事業(yè)（サポイン事業(yè)）的成果。用碳纖維和熱塑性樹(shù)脂混合制作出3D打印頭，然后向打印頭提供浸泡過(guò)樹(shù)脂的碳纖維。打印之前，碳纖維需要先加熱，使樹(shù)脂能更容易在纖維與纖維之間滲透擴(kuò)散。擠出來(lái)的樹(shù)脂可以持續(xù)不斷地提供給3D打印用的碳纖維。纖維與樹(shù)脂的混合比例，可以根據(jù)打印需求進(jìn)行調(diào)整。

當(dāng)碳纖維與熱塑性樹(shù)脂聚乳酸的組合使用時(shí)、體積纖維的占有率為6.6%，拉伸強(qiáng)度達(dá)到是200MPa，增加了6倍。彈性模量達(dá)到20GMPa，增加了4倍。現(xiàn)階段，該團(tuán)隊(duì)已完成打印頭的制作并能成功進(jìn)行3D打印。今后，他們目標(biāo)將碳纖維密度提高10倍左右，以進(jìn)一步提高打印精度。

三、結(jié)語(yǔ)

可用于3D打印技術(shù)的碳纖維增強(qiáng)塑料及復(fù)合材料可應(yīng)用于許多高科技領(lǐng)域，取得了一系列創(chuàng)新成果（見(jiàn)附表）。

目前，可用于3D打印技術(shù)的碳纖維增強(qiáng)塑料及復(fù)合材料主耍應(yīng)用于制造輕量化的汽車及零部件，特別是在新能源汽車上的應(yīng)用——將是末來(lái)最大的應(yīng)用市場(chǎng)。

2014年Local Motors汽車公司在美國(guó)芝加哥舉行的2014年國(guó)際制造技術(shù)展覽會(huì)（簡(jiǎn)稱“IMTS”2014）上履行其承諾，現(xiàn)場(chǎng)直接3D打印了一輛汽車。業(yè)內(nèi)人士表示，這種全新的制造方法顛覆了現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，改變了消費(fèi)者的體驗(yàn)。該大尺寸增材制造設(shè)備的每小時(shí)40磅碳纖維增強(qiáng)型塑料的沉積速率意味著增材技術(shù)可用于大型部件如汽車等的生產(chǎn)。Local Motors方面表示，Strati汽車所用的碳纖維復(fù)合材料由Sabic創(chuàng)新業(yè)務(wù)部獨(dú)家提供。該新型3D打印汽車全身由40個(gè)部件組成，其中，13%～30%為碳纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料，80%～87%為ABS樹(shù)脂（如圖4所示）。

隨著3D打印技術(shù)不斷進(jìn)步，全球首款名為“斯特拉迪”Strati的3D打印汽車在近日面世了！據(jù)制造公司介紹，Strati有2個(gè)座位，整輛車的材料成本約為3 500美元，全身材料都是碳纖維和ABS塑料，利用“3D打印技術(shù)”打印，耗時(shí)44h完成，全車僅使用了40個(gè)零部件，可行駛100km，最高時(shí)速可達(dá)80kmh。

2016年6月16日，美國(guó)亞利桑那州3D打印汽車公司Local Motors推出了一輛3D打印的自動(dòng)駕駛電動(dòng)公交車Olli車，而且這輛車的一部分材料是可回收的碳纖維增強(qiáng)塑料（如圖5所示）。

2016年4月，國(guó)際知名工業(yè)級(jí)3D打印解決方案提供商 EnvisionTEC宣布推出SLCOM-1第一款工業(yè)級(jí)復(fù)合材料3D打印機(jī)。首次使用了一種被稱為選擇性分層復(fù)合對(duì)象制造（SLCOM，Selective Lamination Composite Object Manufacturing）的專利技術(shù)。

這代表了一種復(fù)合材料制造模式轉(zhuǎn)換，尤其是在那種要求的機(jī)械屬性和環(huán)境性能只能由織物復(fù)合材料提供的領(lǐng)域。可以通過(guò)一卷材料逐層層積熱塑性復(fù)合纖維板材來(lái)構(gòu)建復(fù)合材料部件，最大3D打 印尺寸達(dá)到驚人的24英寸×30英寸×24英寸（如圖6所示）。

在過(guò)去幾年3D打印領(lǐng)域出現(xiàn)了一些令人驚嘆的技術(shù)創(chuàng)新。這中間最令人關(guān)注的熱點(diǎn)之一就是用3D打印電子產(chǎn)品。研發(fā)人員的最終目標(biāo)是在3D打印對(duì)象內(nèi)部集成電器元件。盡管已經(jīng)有像美國(guó)Voxel8這樣的公司試圖將超導(dǎo)電碳纖維絲油墨與熱塑性塑料結(jié)合起來(lái)3D打印電子產(chǎn)品，但就目前而言該技術(shù)還沒(méi)有真正進(jìn)入日常實(shí)用階段。美國(guó)德州南衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)（Southern Methodist University）機(jī)械工程系的研究人員發(fā)明了一種新的3D打印工藝——碳纖維封裝增材制造（Carbon Fiber Encapsulation Additive Manufacturing，CFEAM）。研究團(tuán)隊(duì)在近日發(fā)表的一篇論文上介紹了這種技術(shù)，該技術(shù)能夠使碳纖維的鋪設(shè)與熔融的熱塑性材料的層積同步，這樣就使碳纖維一經(jīng)自動(dòng)鋪設(shè)就被立即封裝在打印層里。“3D打印的導(dǎo)電碳纖維線圈也可以結(jié)合其他結(jié)構(gòu)生成機(jī)電設(shè)備?！苯榻BFEAM打印工藝的論文宣稱。“例如，一個(gè)用BendLay材料打印的碳纖維錐形、框架或彎曲結(jié)構(gòu)與銅/ BendLay材質(zhì)的螺旋線圈可作為一個(gè)整體打印出來(lái)。然后裝上NdFeB磁鐵和放大器，再3D打印出外殼，就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的功能性有源揚(yáng)聲器。再稍加修改還能變成一個(gè)音圈致動(dòng)器?！毖芯咳藛T還能用這個(gè)技術(shù)3D打印薄膜開(kāi)關(guān)，只要在不同的打印層鋪好金屬線，而2層金屬線之間留出間隙即可。