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材料与装备协同
才能把碳纤维打印做实

连续碳纤维打印的难点不在「能打出形状」,而在纤维含量、丝路稳定性、喷头寿命与层间结合的联合控制。 我们把复合丝材、耐磨喷嘴、高温腔体与送料系统放在同一张设计图上优化。

四项关键技术支点

无模制造

绕开开模成本,样件与小批量件交付周期从「周 / 月」压缩到「天级」。改型时无需重新开模,设计迭代的成本被显著拉低。

复杂结构成型

拓扑优化、晶格减重、内腔流道、随形加强等结构可直接成型,把传统工艺「做不出来」或「做了不划算」的结构纳入设计空间。

材料装备协同

复合丝材、耐磨喷嘴、高温腔体与送料系统联合优化。丝材的浸渍质量与送料张力,直接决定打印件的一致性与良率。

低门槛工程化

把碳纤维应用从高成本专线制造,推进到研发、试制、工装和终端件的快速落地,让中小批量场景也能用得起连续碳纤维。

三级装备技术路线

以连续碳纤维复合丝材为牵引,沿「桌面级验证、中型工业化、大型场景化」逐级推进。

成型幅面示意图 · ≥ 500 × 500 mm 成型幅面 ≥ 500 × 500 mm。右侧给出图内比例、A4 纸参照与相对桌面级的边长倍数,可直接比较三级装备的成型尺寸差异。 ≥ 500 × 500 mm SCALE 0 0.5 m 尺度参照 A4 纸参照 图内比例 800 px/m 相对桌面级 1× FIG. 05
第一级

桌面级验证

成型尺寸 ≥ 500 × 500 mm

快速验证材料体系与打印工艺,形成可复制的样品开发能力。典型落地场景:科研课题与高校实验室、小型工装夹具与样件打样、复合丝材性能验证、客户前期方案评估。

成型幅面示意图 · ≥ 1 m × 1 m 成型幅面 ≥ 1 m × 1 m。右侧给出图内比例、A4 纸参照与相对桌面级的边长倍数,可直接比较三级装备的成型尺寸差异。 ≥ 1 m × 1 m L1 SCALE 0 1 m 尺度参照 A4 纸参照 图内比例 400 px/m 相对桌面级 2× FIG. 06
第二级

中型工业化

成型尺寸 ≥ 1 m × 1 m

面向真实工况的中尺寸零件制造,建立工程订单交付能力。典型落地场景:工业夹具与检具、机器人与自动化结构件、汽车轻量化功能件、设备外壳与非标部件。

成型幅面示意图 · ≥ 2 m × 2 m 成型幅面 ≥ 2 m × 2 m。右侧给出图内比例、A4 纸参照与相对桌面级的边长倍数,可直接比较三级装备的成型尺寸差异。 ≥ 2 m × 2 m L2 L1 SCALE 0 2 m 尺度参照 A4 纸参照 图内比例 200 px/m 相对桌面级 4× FIG. 07
第三级

大型场景化

成型尺寸 ≥ 2 m × 2 m

切入大尺寸复合结构制造,承接高价值场景示范与产业化复制。典型落地场景:航空航天大型工装、风电与能源装备模具、轨交船舶覆盖件、低空经济大尺寸结构件。

用试样数据反推工艺窗口

围绕连续碳纤维预浸丝材、核心打印模块与原理样机,我们完成了从丝材到样件的闭环验证, 并以力学性能测试样件作为工艺参数的校准依据。

力学性能
抗拉强度提升上限 +300%
抗拉强度提升下限 +50%
对比基体 纯尼龙

数据区间来自连续碳纤维增强试样相对纯尼龙基体的抗拉强度对比;实际提升幅度与连续纤维含量、打印路径及层间结合工艺相关。

连续纤维含量
作为关键可调变量
验证环节
丝材 → 打印模块 → 样件 → 测试
验证载体
原理样机 + 力学性能测试样件
碳纤维复合材料力学性能测试试样
连续碳纤维打印过程细节
连续碳纤维打印结构件样件
连续纤维铺放路径示意

碳纤维应用正在进入爆发窗口

需求已经从「能不能用碳纤维」,转向「能否低成本、短周期、复杂结构地用好碳纤维」。

143kt

2024 年全球碳纤维销量

碳纤维正从航空高端材料,扩散到车、机、机器人、能源装备与工业部件。

10%+

复合材料市场预测年化增速

轻量化成为确定性刚需,减重直接转化为能效与性能收益。

4个环节

快速制造闭环

复合丝材 → 专用打印机 → 工艺参数 → 零件应用,四者协同而非单点突破。

6大场景

高价值应用方向

航空航天、低空经济、新能源车、人形机器人、风电叶片、压力容器。

核心模块与丝路控制

从喷头到送料,连续纤维打印的稳定性由这几个环节共同决定。

同轴复材 3D 打印喷头结构剖面示意

同轴喷头结构

连续纤维的导入通道与热塑性基体的挤出通道在同一轴线上组织, 使纤维在沉积过程中保持张紧并实现与基体的同步包覆。

  • 高精度同轴复材 3D 打印喷头
  • 热熔螺杆挤出同轴复材 3D 打印喷头系统
  • 热熔压力挤出同轴复材 3D 打印喷头系统
  • 单喷头复材打印模式可切换系统

丝路稳定性

连续纤维在打印过程中一旦松弛或缠绕,就会直接影响样件的纤维连续性。 因此我们围绕放卷、导向、送料与切断构建了一整套机构方案。

  • 复材丝材恒张力放卷机构
  • 复材丝材高精度送料机构
  • 复材丝材导向及丝材自动切断系统
复材丝材送料与喷头模块结构设计图纸

知识产权状况

相关知识产权均由公司自主研发形成,权属清晰,现有专利均归属于杭州探先智造有限公司。 自 2026 年 2 月至今已提交 7 项专利,覆盖喷头结构、挤出系统、丝材输送与切断等关键环节。

已提交 · 发明专利(3 项)

发明
一种 3D 打印单喷头复材打印模式可切换系统
发明
一种高精度同轴复材 3D 打印喷头
发明
一种热熔螺杆挤出同轴复材 3D 打印喷头系统

已提交 · 实用新型(4 项)

实用新型
一种复材丝材导向及丝材自动切断系统
实用新型
一种复材丝材恒张力放卷机构
实用新型
一种热熔压力挤出同轴复材 3D 打印喷头系统
实用新型
一种复材丝材高精度送料机构
已提交专利受理文件
后续申报计划
发明专利
新增 5 项
实用新型专利
新增 8 项
软件著作权
新增 10 项

计划在项目实施期内完成申报。

有具体工况或材料问题?

无论是材料体系验证、工艺窗口探索,还是零件结构可打印性评估,都可以直接沟通。