生產(chǎn)發(fā)電機組件！Continuous Composites與Siemens Energy合作

導讀：Continuous Composites的CF3D結(jié)合了連續(xù)纖維增強和熱固性樹脂技術(shù)，自發(fā)布以來似乎特別受到青睞。2021年4月，Continuous Composites為美空軍和航空公司制造機翼。如今，也開始使用CF3D制造發(fā)電機組件了。

△視頻：無支撐連續(xù)纖維3D打印

南極熊獲悉，復合材料增材制造商Continuous Composites于2021年5月11日宣布成功利用連續(xù)纖維3D打印（CF3D®）技術(shù)為世界領先能源技術(shù)公司Siemens Energy制造發(fā)電機組件。Continuous Composites通過使用與Arkema旗下Sartomer合作開發(fā)的N3xtDimension熱固性玻璃纖維增​​強聚合物（GFRP）材料，能夠在更高溫度下展現(xiàn)更好的機械性能。

△Continuous Composites使用CF3D打印技術(shù)生產(chǎn)Siemens Energy發(fā)電機零件

發(fā)電機部件通常使用金屬鑄造工藝，價格昂貴并且交貨時間長。通過利用CF3D和GFRP材料，Continuous Composites聲稱將制造成本降低了5倍，交貨時間從8-10個月縮短至3周，并節(jié)省了100萬美元（約643萬人民幣）的長期停機能源，還大大減少了零件重量和材料浪費。

△CF3D打印過程與Arkema的N3xtDimension樹脂結(jié)合使用。

Siemens Energy首席技術(shù)開發(fā)工程師Joel Alfano博士稱，利用3D打印復合材料替換金屬發(fā)電機組件能夠突破能源行業(yè)面臨的制約因素，而CF3D®技術(shù)正在使之成為可能。

△Sartomer的N3xtDimension液態(tài)樹脂

N3xtDimension熱固性樹脂

N3xtDimension液態(tài)樹脂是ContinuousComposites及材料合作伙伴Arkema旗下的Sartomer共同開發(fā)的高溫CF3D®熱固性聚合物，可以打印傳統(tǒng)復合材料技術(shù)無法制造的大型復雜零件。材料的玻璃化溫度（Tg）為227°C，在高于Tg溫度下強度損失最小，可以結(jié)合不同的結(jié)構(gòu)纖維：碳纖維、玻璃纖維、Dyneema和芳族聚酰胺。使用CF3D®技術(shù)打印復合材料的纖維體積分數(shù)（FVF）大于50％，空隙率小于1.5％。兩家公司正在努力開發(fā)一個UV庫，收集一系列機械性能良好的可固化樹脂。

△GFRP：42％FVF，0.1％空隙，嵌入式銅

CF3D技術(shù)

CF3D®是一項專利技術(shù)，將高性能連續(xù)纖維與快速固化的熱固性樹脂相結(jié)合，可以經(jīng)濟地制造復雜的復合結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)從連續(xù)的干纖維開始，同時用末端執(zhí)行器原位浸漬熱固性樹脂。擠出后立即固化纖維+樹脂的混合材料。末端執(zhí)行器由專用軟件驅(qū)動的運動平臺移動。零件經(jīng)過精確打印，并使用連續(xù)纖維進行了優(yōu)化，以實現(xiàn)最高性能。整個技術(shù)包括必要的硬件、材料、軟件和運動平臺。

△CF3D技術(shù)詳細視頻

• 使用任何連續(xù)纖維（包括芳族聚酰胺、玻璃（GF）和碳纖維（CF）、銅、鎳鉻合金線和光纖）進行3D打印。
• 使用紫外線固化的熱固性樹脂，可實現(xiàn)高速和不受支撐的打印。
• 實現(xiàn)無模、高壓釜外復合材料制造和負載路徑優(yōu)化。
  

△Continuous Fiber 3D Printing

據(jù)南極熊了解，發(fā)電機的原理是將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)化為電能，利用磁場和導體之間的運動產(chǎn)生電流。盡管大多數(shù)電站仍然使用化石燃料來進行驅(qū)動，但越來越多的新能源（例如核電和可再生能源）也在慢慢加入。雖然目前西門子尚未公布將在多大比例上用復合材料替代發(fā)電機的金屬零件，但這是一個好的開始。相信隨著技術(shù)和更多測試的進行，3D打印與能源領域?qū)Y(jié)合的越來越緊密。

參考閱讀：

1. 為美空軍和航空公司機翼展示連續(xù)纖維打印CF3D技術(shù)，Continuous Composites
2. Continuous Composites and Siemens Energy Develop HighPerformance Materials for Power Generators
3. Igniting Industries Through Strategic Partnership
4. N3xtDimension® solutions for 3D printing
5. Commercializing UV-curable thermosets for continuousfiber 3D printing
6. 3D printing composites with continuous fiber