南极熊导读：一种很老的、几乎被淘汰的3D打印技术，好像要起死回生了。
2024年11月德国Formnext 3D打印展会上，南极熊在现场报道的时候注意到，一个用2D打印巧妙转换成3D打印的技术工艺来了，速度可达12 升/小时，其官方号称是“全世界最快的聚合物3d打印技术”，美国3D打印和材料公司Impossible Objects宣布创新产品CBAM 25 3D打印机即将在欧洲市场推出。继今年6月全球首次亮相后，该机器已准备好在欧洲市场掀起一场增材制造的革命，旨在推动大规模生产的新时代。
△使用CBAM 25仅需10秒即可3D打印出复合材料部件
这个技术与传统的3D打印方法有着根本的不同。公司创始人兼董事长Robert Swartz解释说：“我们开发了一种新颖的3D打印技术，以碳纤维或者玻璃纤维作为基材，涂上高性能复合材料来粘接，利用尖端的复合材料生产出比传统技术制造的零件强度高出数倍的零件。我们的目标是通过提供在成本和产量上可与CNC加工相媲美的更优零件来满足生产需求。”
△它们宣称，CBAM技术比SLS、HSS、FFF技术都快得多
CBAM 25打印机以每四秒就能打印出60微米厚的部件层的能力脱颖而出，显著超越了现有的3D打印技术。这一性能意味着它的速度是HP Multi Jet Fusion的15倍，比选择性激光烧结（SLS）和熔融沉积成型（FDM）快得多。利用基于复合材料的增材制造（CBAM）技术，打印机可以使用碳纤维、玻璃纤维、尼龙和PEEK等材料生产复合部件。
技术原理
第一步：打印过程
【将一卷长纤维碳或玻璃纤维基材装入3D打印机】→【利用喷墨技术将最终部件各层的图案打印到纤维基材上】→【聚合物粉末均匀地涂在纤维基材上。粉末仅粘附在打印图像上】→【去除多余的粉末，露出所需图案的打印层。对所有层重复此过程】
第二步：加热并按压
将薄片堆叠，加热至聚合物的熔点，并压缩至设计的高度
第三步：拆除部件
自动喷砂可去除多余的材料，露出最终的部件。
然后得到产品
CBAM 创造高性能复合部件——更坚固、更轻、更坚韧。
这实际上就是很早之前就已经淘汰的LOM薄材叠层制造成型3D打印技术的改良版。南极熊认为，这种技术对于零件的结构有着巨大的局限性，很多结构不能用这种技术来打印。但它在适合的零件范围内，打印速度确实快了很多。
技术优势
一项创新进步，它利用成熟的2D打印技术，长期以来一直用于可靠、一致地进行2D打印大批量输出。CBAM 25 通过创建高密度构建布局和最小部件之间距离，彻底改变了制造流程。这不仅有助于实现具有成本效益的生产，而且还最大限度地减少材料浪费，符合可持续发展目标。
卓越的材料多功能性。多功能性是 CBAM 25 技术的一个关键特性，因为它可以配置为利用多种材料组合。这些包括长纤维碳纤维、玻璃纤维基材和各种热塑性或热固性粉末基质材料。系统的双喷粉站可实现无缝材料更换，无需在材料转换之间进行耗时的清洁过程。
大批量生产能力。CBAM 25 系统可实现大批量输出，可打印体积为 18x18x5 英寸。通过以每分钟 25 英尺的速度快速精确地将 20 英寸宽的纤维基材传送通过系统，CBAM 25 大约每 4 秒打印一层 60 微米厚的层，因此打印速度为每 27 分钟 1 英寸的构建块。能够打印非常密集的构建块，CBAM 25 的实际生产率相当高 - 相当接近理论最大值 12 升/小时。在室温下使用全宽 1200 dpi 打印头阵列可确保高效打印，并且在此过程中使用的润湿液可防止打印头堵塞和打印过程中出现缺陷。质量保证是 CBAM 25 的重中之重，使用视觉系统进行实时检查以发现打印片材中的任何错误。可以迅速识别、清除和重新打印有缺陷的片材，以最大限度地减少废料并确保最佳的零件质量和生产效率。
室温下即可运行的车间环境。另一个显著提高效率的功能是室温粉末沉积工艺，通过吸走多余的粉末以供后续片材重复使用，从而最大限度地减少材料浪费。这消除了可能改变材料特性的高温需求，这是 CBAM 25 与传统粉末床增材工艺的区别所在。
简化的后处理。粉末沉积后，片材要经过进一步检查以验证粉末放置是否正确，确保零件的准确性和强度。有缺陷的片材可以进行修复过程以保持质量标准并减少整体构建废料。自动将板材放置并对准压合夹具可加快装配过程，现场检查可确保精确对准，以实现最佳部件质量和强度。打印完成后，装有打印板材的压合夹具被转移到加热和压制操作中，以形成复合部件。使用室温、保质期长的物料可灵活安排生产计划，适应新产品的推出以及具有不同产品组合和小批量部件要求的环境。
灵活且可扩展的设计。CBAM 25 系统采用模块化设计，包含五个模块，可灵活集成到各种生产环境中。此外，它还具有未来扩展的潜力，例如用更大的板材堆叠器模块替换板材堆叠器模块，以容纳更大面积的打印板材，从而提高生产率和可扩展性。
规模化增材制造的未来。总之，CBAM 25 技术代表了增材制造的重大进步，为复合部件生产提供了无与伦比的效率、多功能性和质量保证。其模块化设计，加上实时检测和室温工艺等先进功能，使其成为制造业的变革者。
零件性能优越
南极熊认为，这个技术的巧妙之处是，把2D打印中的纸张，换成碳纤维或者说玻璃纤维纸张，作为打印的基材，然后涂上其他的高性能聚合物材料，实现复合材料打印。Impossible Objects声称，其先进材料性能卓越，可提供一系列适合苛刻应用的特性。碳纤维/PEEK 复合材料熔点极高，达到 343°C。
探索多样化的复合材料产品组合，包括碳纤维、玻璃纤维、PA 12 和高性能 PEEK，其抗拉强度可达 180 MPa，抗拉模量可达 12 GPa，热变形温度大于 300 C，所有产品均经过严格测试，符合最高标准。还可以生产符合 UL 94 V-0 标准的阻燃部件。
无论你寻求的是耐用性、灵活性还是热稳定性，他们的材料都能在最具挑战性的环境中超出你的预期。
目前正在开发的复合材料包括
碳纤维/热固性塑料
玻璃纤维/热固性塑料
玻璃纤维/ESD PEEK
碳纤维/尼龙 6
碳纤维/玻璃纤维/PA 12
碳纤维/弹性体
玻璃纤维/弹性体
备受市场关注
在法兰克福的Formnext 2024展会上，Impossible Objects首席执行官Steve Hoover强调了各主要行业制造商对该机器速度的兴趣，以及在生产坚固、精密部件方面的卓越能力，这些部件不会出现翘曲或收缩现象。他表示：“我们已经与各行各业的领先制造商进行了接触，它们对这台机器的速度以及生产坚固、精密部件的能力印象深刻。这标志着向实现大规模3D打印迈出了重要一步。”
△Impossible Objects的3D打印机CBAM 25
随着CBAM 25的推出以及近期在Formnext 2024展会上展示的其它3D打印技术，行业再次彰显了对速度和效率的持续追求。在工业生产中，时间往往等同于成本，而快速生产高质量零件的能力是区分成功与平庸的关键。Impossible Objects的突破性技术不仅展示了增材制造的潜力，还推动了整个行业朝着更高效、更可靠的生产方式迈进。
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