Markforged3D印表機關於碳纖維3D列印
1、纖維增強熱固性樹脂複合材料3D列印
目前，纖維增強熱固性樹脂複合材料 3D 列印主要包括分層實體製造（LOM）工藝、立體光固化（SL）工藝以及三維列印（3DP）工藝等。
（1）纖維增強熱固性樹脂複合材料LOM工藝
利用 LOM 技術進行纖維增強複合材料製造，需預先將纖維 / 樹脂預浸絲束並排製成預浸帶，預浸條帶經傳送帶送至工作台，激光沿三維模型每個橫截面的輪廓線切割預浸帶，逐層疊加、固化，實現三維產品的製造。將連續玻璃纖維與環氧樹脂製備成的預浸條帶應用於 LOM 列印成型三維實體零件，零件纖維與基體形成良好的界面性能，零件抗拉強度達到 700MPa 左右。
（2）纖維增強熱固性樹脂複合材料SL工藝
利用 SL 技術進行纖維增強樹脂基複合材料製造，成型過程中在試件中間層加入一層連續纖維編織布，在光敏聚合物發生聚合反應轉變為固體過程中，將纖維布嵌入到樹脂基體中形成複合材料零件。在光固化過程中將單層的非紡織布玻璃纖維嵌入到丙烯酸基光敏聚合物中光固化成型複合材料零件，零件的抗拉強度為 55MPa，略高於純丙烯酸酯光固化件的 37MPa。
另一種是將短纖維混合在液態光敏樹脂中，經紫外光掃描光敏樹脂發生固化反應使短纖維與樹脂複合在一起形成複合材料。將短玻璃纖維與丙烯酸基光敏聚合物混合通過光固化成型複合材料零件，零件的抗拉強度提高 33%，同時降低了後固化過程引起的收縮變形。
（3）纖維增強熱固性樹脂複合材料3DP工藝
美國哈佛大學研製了適用於3D列印的短切碳纖維增強環氧樹脂基「墨水」，利用 3DP 工藝進行列印，再將列印好的部件進行加熱固化成型試驗，平均拉伸強度達到 66MPa，拉伸模量達到 24GPa。同時，研究者還通過控制噴嘴直徑和纖維的長徑比，使墨水在擠出流和剪切力作用下產生取向，實現了墨水取向的控制，獲得了取向的纖維。
2、纖維增強熱塑性樹脂複合材料3D列印
現有纖維增強熱塑性樹脂複合材料 3D 列印工藝主要包括選區激光燒結（SLS）、熔融沉積成形（FDM）等工藝方法。
（1）纖維增強熱塑性樹脂複合材料SLS工藝
SLS 工藝採用激光按照一定的路徑燒結粉末材料，逐層累加實現三維零件的製造。採用將該工藝進行複合材料零件的製造方法，通常採用短纖維為增強相，將短切纖維與熱塑性樹脂粉末混合製備成複合材料粉末，再將複合材料粉末燒結成複合材料實體零件。
德國 EOS 公司將碳纖維與 PA-12 通過物理混合的方式
製備成複合材料粉末 CarbonMide，作為 SLS 的原材料成功列印出複合材料零件並將其商業化通過氧化改性對碳纖維進行表面改性增加其與 PA-12 的界面結合性能，並通過化學沉降的方式製備成複合材料粉末，燒結成型的零件當纖維含量達到 50% 時，抗彎強度達到 115MPa 左右，比純 PA-12 SLS燒結件增加了 114%，抗彎模量達到
4.7GPa 左右，增加了 243.4%。
（2）纖維增強熱塑性樹脂複合材料FDM工藝
FDM 工藝採用列印頭加熱熔融樹脂絲材，再按照一定路徑擠出堆積成型單層輪廓，最終層層累加成三維實體模型。將該工藝應用於纖維增強熱塑性複合材料 3D 列印主要通過 3D 列印頭擠出熔融樹脂基體以及增強纖維，將纖維與樹脂按照一定的路徑堆積成型。根據纖維長度的不同，該工藝可分為短纖維 FDM工藝和連續纖維 FDM 工藝。
3、連續纖維增強熱塑性複合材料3D列印工藝
（1）工藝原理與試驗裝備
一種連續纖維增強熱塑性樹脂複合材料 3D 列印工藝（CFRTPCs），其原理如圖 以纖維乾絲與熱塑性樹脂絲材為原材料，絲材通過送絲電機送入到 3D列印頭中，在列印頭內部加熱熔融，熔融樹脂在絲材推力作用下送入到噴嘴內部。與此同時，連續纖維通過纖維導管送入到同一個 3D 列印頭內，穿過整個列印頭在噴嘴內部被熔融樹脂浸漬包覆形成複合絲材，浸漬後的複合絲材從噴嘴出口處擠出，隨後樹脂基體迅速冷卻固化粘附在工件上層，使得纖維能夠不斷地從噴嘴中拉出。同時，在計算機控制下，X -Y 運動機構根據截面輪廓與填充信息按照設定路徑帶動列印頭運動，複合材料絲不斷從噴嘴中擠出堆積，形成單層實體；單層列印完成後，Z軸工作台下降層厚距離，重複列印過程，實現三維連續纖維增強熱塑性複合材料構件的製造。該工藝的工作過程與 FDM 相似，不同點在於該工藝採用熱塑性樹脂與連續纖維為原材料，在列印頭內部進行熔融浸漬，實現複合材料製備與成形一體化，可用於該工藝的熱塑性樹脂包括 PLA、ABS 與 PEEK 等，連續纖維包括碳纖維、玻璃纖維等。
