碳纤维复合质料重量轻、强度重量比高，使其成为某些金属零件和结构的理想替代品，由于它们可以降低质料成本、提高机械性能。“复合质料已经有25年以上的历史，但其市场渗透率极低，”Hemant Bheda说。“我们以为，最主要的缘故原由是由于其成本太高，需要手工劳动和多个步骤，以及需要很长的时间才气推向市场，通常是12到18个月。”,　　纵然接纳最先进的自动纤维贴装(AFP)手艺，复合质料制造也需要对金属模具举行周详的数控加工、真空封装和烘箱固化。这工艺无法应对重大的设计，必须将几个部件脱离制造，然后手工粘合在一起，从而引入可能的人为错误。另外，像飞机机翼这样的大型部件必须在烘箱中烘很长时间，消耗大量能源，Bheda说。“现在，随着差异领域创新的融合，特别是盘算能力和基于机器人的自动化，是时刻对手艺举行转型升级了。”,　　Arevo公司行使其专利软件算法、碳纤维质料和机器人3D打印手艺，实现复合质料部件生产的制造即服务。|,　　Bheda称：“我们的系统完全省去了手工劳动和烘箱固化的步骤，通过我们的软件和全自动机器人3D打印机，我们可以快速制造碳纤维制品。”,　碳纤维复合质料是由薄薄的、异常结实的碳晶丝组成的，这些碳晶丝被混在聚合物基质中；基质将纤维牢靠在一起，形成坚硬的结构。具有很高的刚度和拉伸强度，重量轻，并具有很高的耐化学性和耐温性。,　　南极熊领会到，美国硅谷初创公司AREVO最近的发展势头迅猛。2020年6月初，AREVO宣布，他们已经最先建设一个世界上最大的高速延续碳纤维增强聚合物(continuous carbon fiber reinforced polymer ，即“CFRP”)复合质料增材制造工厂，以制造即服务(manufacturing-as-a-service，MaaS)的模式来运营，规模化快速生产定制产物。延续碳纤维增强聚合物复合质料的强度重量比是钢的60倍以上，可用于专业级自行车、一级方程式赛车和最新一代战斗机等产物。,硅谷AREVO延续碳纤维复合质料3D打印，将刷新碳纤维制造,　随着Arevo完成第二代复合质料沉积手艺升级，速率是第一代的四倍以上，计划在一个亚洲都市中部署数百套生产系统，具备知足客户对大型和几何重大的CFRP产物快速制造需求的能力。“这将成为我已往20年里，在3D打印行业看到的，最雄心壮志、最有趣、最有前途的应用之一。”Arevo团结创始人兼董事长Hemant Bheda示意。,

　　现在，其他复合质料3D打印机，可以把由几微米长的切碎纤维组成的长丝，嵌入热固性塑料长丝中，实现3D打印零件。但能做出的尺寸是有限的。而Arevo的系统可以打印更大的物体，到达1立方米。

　　Arevo系统使用的长丝质料是由PEEK基体制成的，内里嵌入了航空级的延续碳纤维。

　　PEEK是一种常见的可回收塑料质料，提供比其他热固性质料更好的机械性能。Arevo的质料直径为1.2毫米，包罗12000束平行的延续碳纤维，每条纤维的直径为5至6微米。

　　在纤维长轴方向上，延续纤维使其性能比切碎纤维，有一个数目级的提升。强度是钛的五倍，而重量只有钛的三分之一。

　　

　　除了向客户销售制造的零件，Arevo还卖3D打印机。2020年2月，他们在日本卖出了第一套系统，安装在位于东京的AGC公司，到2020年第一季度末，全球至少有4个制造工厂安装了这样的系统，最先制造零件，并计划到年底在全球拥有10个客户。

　　“通过我们云端软件，成千上万的设计师现在可以接见它来确立以前从未实现过的零件，”Bheda说。“而且通过全球打印机网络，他们可以按需打印他们的设计。”

　　其网络软件为制造复合质料提供了一个端到端的解决方案，从一个3D模子最先，软件会举行剖析，并为纤维天生一个最佳的几何排列。

　　延续碳纤维复合质料通常表现出各向异性，这意味着一些性能会凭证它们沿几何平面/轴的部位而转变，控制纤维的几何排列连系零件需求的载荷，是异常主要的。

　　此外，软件还可以通已往除质料和推荐最有用的设计来协助设计历程，以知足零件可能遇到的实际操作条件。接着，它会计算出所需的复合质料数目，并天生使用Arevo的3D打印手艺制造零件的指令。

　　系统还网络零件在制造历程中的数据，确立一个数字双胞胎，准确体现零件的打印状态。这些数据可以用于质量保证，为检测和剖析提供壮大的助力。

　　

　　除了在软件和质料方面的突破，Arevo还开发了一种基于激光DED(即直接能量沉积)的专利3D打印工艺。

△Arevo的焦点手艺：DED工艺。

　　激光束熔化刚加上去的聚合物细丝和上一层沉积打印的质料，形成液-液界面。同时，使用一个滚轴施加压力，将层与层之间的悠闲率降低到小于1%，到达消除分层横截面的目的。实在这思绪和中国武汉华中科技大学张海鸥教授的“微铸锻”金属3D打印手艺类似，但后者使用的金属质料，而不是高分子聚合物

　　DED工艺使用激光源来熔化聚合物长丝，同时也熔化之前沉积的质料，以确立一个液体到液体的界面，实现原位牢靠( in-situ consolidation)；同时，它还施加了一个压力，将悠闲率降低到1%以下，消除了层，使截面看起来更平均。

　　这种复合3D打印工艺，实现高性能，可以低级航空航天结构上使用。

　　

　　传统的复合质料自行车车架，需要18个月的时间来设计和投入生产；但延续纤维3D打印手艺可以将时间缩减到几周。车架制造商通过打样试错，确立跨越20次的设计迭代。当他们确定一个设计时，就手工制造一个原型车，骑上去，然后改变设计；云云重复。然后，放置工厂来制造自行车，通常是在中国。经南极熊3D打印网查询得知，高端自行车车架厂商，基本上都是在中国生产。

　　工厂制造的复合质料车架是由27到30个差异的零件手工制作而成，最后粘合在一起。而Arevo的系统，所有的设计事情，包罗剖析和优化，都可以通过软件来完成的，大大降低研发成本；同时3D打印一个整体单一部件，延续纤维智能放置在车架内，提供亘古未有的结构完整性和稳定性。

　　“现在，在生产的200万个复合自行车车架中，99%都是中国制造的。”Arevo团结创始人兼董事长Bheda说。“我们信任，随着手艺的提高，成本结构将发生转变，三年后，手工制造自行车车架将被推翻，被镌汰。”

　　Arevo还在研究其他一些应用，包罗自行车和滑板车的车轮。用于运输包裹的商用无人机制造商对复合质料的轻量化很感兴趣，尚有网球拍和溜冰鞋(用于毗邻金属叶片和靴子的结构)在内的运动装备制造商。

　　

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