Continuous Composites獲美軍190萬美元合同，開發(fā)連續(xù)纖維3D打印專用仿真工具

2025年8月17日，南極熊獲悉，美國復(fù)合材料制造領(lǐng)域的創(chuàng)新企業(yè)Continuous Composites近日宣布，已獲得美國空軍價值190萬美元的戰(zhàn)術(shù)資金增加（TACFI）合同，旨在開發(fā)突破性的連續(xù)纖維3D打印（CF3D）有限元分析（FEA）工具。這項合同于2024年11月正式啟動，項目周期持續(xù)至2026年8月，標(biāo)志各向異性復(fù)合材料模擬領(lǐng)域的重大進(jìn)步，此類復(fù)合材料具有基于纖維取向的獨特方向強(qiáng)度。

△有限元分析 (FEA) 仿真工具示意

開發(fā)連續(xù)纖維3D打印高精度仿真工具

目前，市售的有限元分析解決方案僅限于各向同性材料，例如金屬，它強(qiáng)度和應(yīng)力響應(yīng)在所有方向上都是均勻的。然而，連續(xù)纖維3D打印復(fù)合材料是各向異性的，它的強(qiáng)度主要集中在纖維方向上。這給傳統(tǒng)的元分析軟件帶來了挑戰(zhàn)，因為它無法根據(jù)纖維取向準(zhǔn)確預(yù)測材料行為。

Continuous Composites首席執(zhí)行官Steve Starner表示“我們正在彌補(bǔ)有限元分析仿真工具的一個重大缺陷。現(xiàn)有軟件只能為每層復(fù)合材料分配單一方向?qū)傩�，而連續(xù)纖維3D打印的纖維控制則需要更動態(tài)的方法。我們的新工具將精確模擬零件在各種條件下的性能，這對于航空航天和國防等行業(yè)至關(guān)重要�！�

此次項目，Continuous Composites將攜手行業(yè)專家，開發(fā)可采集CF3D刀具路徑數(shù)據(jù)的先進(jìn)有限元分析工具。該工具將生成能真實反映纖維取向、材料行為及各向異性結(jié)構(gòu)在實際載荷下性能的高精度仿真網(wǎng)格。作為研發(fā)的重要組成部分，這家公司還將把工具集成至CF3D Studio平臺，實現(xiàn)材料特性與性能的前置預(yù)測，顯著縮短開發(fā)周期，并提升復(fù)雜復(fù)合材料部件在關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用中的設(shè)計可靠性。

△Continuous Composites碳纖維機(jī)翼翼梁的結(jié)構(gòu)性能證明達(dá)到設(shè)計極限載荷的160％

為美空軍提供連續(xù)纖維3D打印技術(shù)

CF3D技術(shù)是Continuous Composites公司開發(fā)的復(fù)合材料技術(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，經(jīng)濟(jì)地制造復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這項技術(shù)一問世就受到了多方青睞。

2021年4月7日宣布，該公司已經(jīng)通過全球安全和航空航天公司洛克希德·馬丁公司成功完成了空軍研究實驗室（AFRL）為期兩年的機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計（WiSDM）合同，制造低成本可磨損飛機(jī)（LCAA）機(jī)翼。項目著重于一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計范式，加上相稱的材料和制造，降低可磨損機(jī)身結(jié)構(gòu)的成本和交貨時間。Continuous Composites的連續(xù)纖維3D打印技術(shù)成功地打印了機(jī)翼組件結(jié)構(gòu)——碳纖維翼梁。經(jīng)過靜態(tài)測試，3D打印的粱在壓縮挫曲之前達(dá)到了設(shè)計極限載荷的160％（DLL）。

Continuous Composites表示，此次再次獲得美國空軍190萬美元合同，標(biāo)志著公司在復(fù)合材料制造與仿真領(lǐng)域的又一里程碑。連續(xù)纖維3D打印技術(shù)由此將從單一制造流程拓展為涵蓋設(shè)計、性能分析的全流程解決方案。新工具的推出有望推動高性能、輕量化復(fù)合材料部件在航空航天、國防及無人機(jī)等行業(yè)的廣泛應(yīng)用。