2022年9月7日，南極熊獲悉，來(lái)自波蘭科學(xué)院的研究人員將要開(kāi)展一項名為“高性能聚合物復合材料的3D打?。?Dfy）”的項目，該項目旨在提出一種創(chuàng )新的打印工藝，即采用UD熱塑性預浸料帶作為原料進(jìn)行復合材料3D打印。該方法的競爭優(yōu)勢在于原料材料的低成本和高質(zhì)量性能，以及材料的多樣性和對最終用戶(hù)的開(kāi)放性。

長(cháng)期以來(lái)，連續纖維增強聚合物的3D打印一直是增材制造領(lǐng)域內的一個(gè)技術(shù)挑戰。這也間接導致了一個(gè)高度競爭的格局存在，包括來(lái)自開(kāi)發(fā)鏈各個(gè)環(huán)節的參與者，從大學(xué)到研究中心（如DLR、NLR、ESA、JAXA、ORNL、Fraunhofer研究所等）再到工業(yè)上。這些挑戰者包括中小企業(yè)深層技術(shù)創(chuàng )新的初創(chuàng )公司（如Markforged、Anisoprint、9T實(shí)驗室、Arevo實(shí)驗室、APS技術(shù)解決方案、Continuous Composites等）和大公司（如波音、空客、英格索爾、CEAD等）。

3Dfy 項目在西班牙赫羅納大學(xué)有一個(gè)初始的 2019-2021 RDI 階段，由加泰羅尼亞商業(yè)競爭力機構ACCIó的歐盟MSCA共同基金TECNIOspring+計劃提供支持，目前這一項目仍在波蘭基礎技術(shù)研究所繼續開(kāi)展。同時(shí)，該項目還獲得了波蘭科學(xué)院的2022-2024年歐盟MSCA共同基金PASIFIC計劃的支持。

在最初的項目中，3Dfy提出了一種用于連續纖維增強的高性能熱塑性聚合物（如PEI、PES、PEEK、PEKK）的新型熔融長(cháng)絲制造3D打印技術(shù)。其新穎之處在于將工業(yè)化的自動(dòng)纖維放置復合材料制造工藝中的預浸漬復合材料帶作為原料（而不是預浸漬的長(cháng)絲）。

3D打印連續纖維增強聚合物主要針對輕質(zhì)和高熱力學(xué)性能（剛度、強度、斷裂韌性、耐溫、耐濕、耐輻射、耐化學(xué)制劑）的應用場(chǎng)景，能夠在惡劣的負載和環(huán)境條件下運行，用于航空航天、汽車(chē)、生物機械（例如，工具/刀具、功能原型、復雜的支架、外殼和鑲板、熱發(fā)動(dòng)機部件、復雜的管道主體和連接器、CubeSats、無(wú)人機/無(wú)人機主體、小型風(fēng)力渦輪機葉片、機器人部件、體育用品和假肢植入物等行業(yè)。

最終，PASIFIC博士后獎學(xué)金計劃（波蘭科學(xué)院的獎學(xué)金計劃）的首屆獲獎?wù)逜di Adumitroaie博士將負責實(shí)施該項目——高性能聚合物復合材料的3D打?。?Dfy）。在第一屆PASIFIC博士后獎學(xué)金項目中，共有來(lái)自60個(gè)國家的科學(xué)家提交了348份申請，來(lái)自15個(gè)國家的35名獲獎?wù)弑贿x中在波蘭科學(xué)院進(jìn)行研究。他們的項目涵蓋了所有三個(gè)小組的17個(gè)學(xué)科--物理科學(xué)和工程（15項獎學(xué)金）、生命科學(xué)（10項）以及社會(huì )科學(xué)和人文科學(xué)（10項）。

Adi Adumitroaie博士主持的這項3Dfy項目旨在為高性能復合材料及其應用開(kāi)發(fā)一種創(chuàng )新的3D打印加工方法，并證明其可行性。該項目考慮了幾個(gè)方面，如連續纖維加固（如碳、玻璃），其本身就為復合材料提供了卓越的機械性能（如剛度、強度）；以及高性能熱塑性基體（如PEEK、PEKK、PEI、PPS），其為3D打印的復合材料提供了卓越的熱機械性能（如熱、化學(xué)、輻射、環(huán)境、磨損、抗壓、斷裂韌性）。

與目前處理類(lèi)似聚合物打印問(wèn)題的最先進(jìn)技術(shù)相比，3Dfy項目的創(chuàng )新之處在于提出了一種能夠處理新原料類(lèi)型的新型擠出頭，以及復合材料3D打印的新方法和技術(shù)。市場(chǎng)上可用的具有矩形截面的預浸漬復合材料帶被用作原料，而不是內部專(zhuān)有的具有圓形截面的預浸漬長(cháng)絲（如目前同一細分市場(chǎng)上的其他競爭者所做的）。

3Dfy項目的核心內容涉及以下幾個(gè)方面：

(a) 用于復合3D打印機的多相（聚合物基體和增強纖維）原料；

(b) 原料的復合3D打印加工技術(shù)；

(c) 輸出的3D打印復合材料的性能。

因此，3Dfy項目涵蓋了多學(xué)科、多物理學(xué)和多尺度的內容，包括材料科學(xué)和技術(shù)（增強纖維和聚合物基體成分、它們的兼容性、聚合物基體配方、根據加工方法需要的添加劑和改性劑）；原料材料開(kāi)發(fā)；工藝技術(shù)；產(chǎn)品（復合3D打印擠出頭）開(kāi)發(fā)；數字化制造、自動(dòng)化和控制；復合材料設計、分析和物理測試；虛擬建模和仿真；工藝和產(chǎn)品驗證。此外，該項目建立在PI Adi Adumitroaie博士之前的RDI基礎上，旨在繼續最初的RDI，提高TRL并將技術(shù)推進(jìn)到市場(chǎng)。