纖維增強熱塑性復合材料的案例
連續纖維增強熱塑性復合材料工藝及應用
來源：SAMPE
作者：姚志佳
一、概述
連續纖維增強熱塑性復合材料由于其輕質、高剛度、高韌性等特性，在汽車工業，航空航天，軍工，電子等諸多領域已經廣泛的應用。連續纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）是以連續纖維作為增強材料，以熱塑性樹脂為基體，通過將熱塑性樹脂熔融浸漬的工藝制造的高強度、高剛性、高韌性的復合材料。可選用的增強材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、植物纖維、以及玄武巖纖維。可以選用的樹脂基體有PP、PE、PA6、PA66、PC、PET、TPU、PPS、PEEK等。根據產品性能及成型要求的不同，增強材料的形態可以是單向的，也可以是織物。
盡管短纖維和長纖維熱塑性復合材料占整個熱塑性復合材料市場的主導地位。但由于連續纖維獨特的特點，近年來國際上連續纖維增強熱塑性復合材料市場仍然保持著快速增長，國外行業巨頭也正將連續纖維增強的熱塑性復合材料及相關企業作為重點開發方向和并購的首選標的。其中朗盛收購了德國Bond-Laminates、三菱收購QPC、東麗公司收購荷蘭的Tencate；而韓華、巴斯夫、科思創、英力士等化工巨頭也都推出了相應的連續纖維增強熱塑性復合材料。
目前，掌握連續纖維增強熱塑性復合材料技術的企業主要集中在德國、荷蘭、英國、美國等少數歐美國家。我國有部分企業掌握了一部分連續纖維增強熱塑性復合材料的技術，但是在連續纖維增強特種工程塑料復合材料方面，我國與國外依舊存在非常大的差距。
展開 連續纖維增強高性能熱塑性復合材料 應用現狀
此外，在飛行器服役過程中的沖擊載荷、高低溫環境、濕熱環境等均對復合材料的使用提出了較高的要求。連續纖維增強高性能熱塑性復合材料（CF/PEEK，CF/PPS等），相比于傳統熱固性復合材料，具有更明顯的性能優勢，滿足航空領域應用的多種需求。隨著國外基礎研究的深入和工業制造能力的提升，以及材料成本和制造成本的降低，近年來CF/PEEK熱塑性復合材料憑借優異的性能開始在眾多領域開展應用研究。目前，處于研究階段的部件主要集中在航空、航天、船舶、石油以及高端民用制造領域。部分已經應用和正在科研攻堅的部件如圖5所示，這些應用和研究進展表明連續纖維增強高性能熱塑性復合材料，尤其是CF/PEEK熱塑性復合材料的廣闊前景。
圖5 CF/PEEK熱塑性復合材料已經應用和正在研發的部件實例
（a）衛星支架或蒙皮；（b）機翼前緣；（c）彈艙門；（d）發動機機匣和風扇葉片；（e）直升機旋翼槳轂和起降支承；（f）采油管道
國內對于連續纖維增強高性能熱塑性復合材料制件的結構設計與應用尚處于起步階段，高性能熱塑性復合材料的上游材料即高性能熱塑性預浸料的批量化生產尚屬空白，追趕國外高性能熱塑性復合材料設計和制造技術，積累國內熱塑性復合材料設計和制造經驗仍是當前研究的重要內容。
原文出處：
連續纖維增強高性能熱塑性樹脂基復合材料的制備與應用（點擊“題目”可鏈接全文）
肇 研，劉寒松
2020, 48(8): 49-61
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000209
展開 由連續纖維增強熱塑性復合材料制成的SUV前端支架
來自特種化學品公司朗盛的Tepex dynalite連續纖維增強熱塑性復合材料板材，能夠被用于制造采用汽車輕量化設計的高度集成的更大型的結構部件，比如，梅賽德斯-奔馳GLE SUV 的前端支架，它包括兩個焊接的由聚丙烯基Tepex dynalite 104-RG600(3)/47%材料制成的復合材料半殼，截面尺寸大約是1.2 m長、0.35 m寬，兩個半殼在一副擁有兩個型腔的注塑模具中采用一種混合模塑工藝被制成，這涉及正在形成的訂制復合材料預切割，以及同時通過注塑成型而提供附加的功能。“這種高度集成的一次注射的生產工藝擁有非常高的成本效益，且成型周期短。由這兩個半殼制成的前端支架，重量比采用鋼板制成的同類設計輕約30%，同時提供了出色的碰撞性能和扭轉剛度。”朗盛高性能材料業務單元Tepex Automotive負責人 Henrik Plaggenborg解釋道。鳳凰改性環氧樹脂廠家https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48359.html
梅賽德斯-奔馳GLE SUV的前端支架包括由Tepex dynalite 104-RG600(3)/47%材料制成的兩個焊接的復合材料半殼，增強的玻璃纖維粗紗賦予了部件碳纖維一樣的運動外觀（圖片來自梅賽德斯-奔馳）
無需在引擎罩鎖扣周圍進行加強
該前端支架是由梅賽德斯-奔馳技術中心、朗盛和其他行業合作伙伴協同開發的產品，其空心的截面，連同復合材料的強度和剛性，為這一至關重要的安全部件提供了優良的碰撞性能。其良好的機械彈性，也通過“無需用鋼板來加強引擎罩鎖扣周圍區域”而得到了證明，而這種加強在純粹注塑成型的前端支架上是常見的。
高水平的功能集成
該前端支架擁有許多為發動機提供新鮮空氣的開口和管道，這些開口和管道是在混合成型工藝的注射成型階段被創建的，之后再對兩個半殼進行焊接。
展開 美國陸軍表征連續3D打印碳纖維增強熱塑性復合材料零件
美國密歇根州陸軍坦克、汽車研究開發和工程中心（TARDEC）的三位研究人員最近發表了一項名為“通過熔融長絲制造連續纖維增強復合材料表征”的研究，該研究用于連續碳在Mark Two 3D打印機上打印纖維增強熱塑性復合材料部件。
研究人員表示：“目前的工作重點是通過連續長絲制造（CFF）連續纖維增強樣品的拉伸性能。在有和沒有連續碳纖維增強的情況下，在多個方向上測試樣品。當將0碳纖維增強試樣與沒有連續增強的試樣進行比較時，平均屈服強度，拉伸強度和彈性模量分別增加20倍，15倍和240倍。當將具有90取向連續增強的試樣的結果與0試樣進行比較時，屈服強度下降60％，拉伸強度下降62％，彈性模量下降52％。這些結果表明，當垂直于纖維取向施加載荷時，機械性能明顯降低。通過垂直豎立在印刷床上的印刷樣品測試相鄰層之間的粘合性。這些樣本的所有樣本的強度最低。作者建議按照ASTM D3039-17使用帶有粘接片的矩形樣品進行測試，以減少樣本遇到的纖維排列問題。“
由于大多數3D打印部件是自下而上構建的，因此平面外材料特性比平面內部特性要弱。當連續纖維發生面內印刷時，完成的部件可以具有增加的剛度和面內強度，但是研究人員并不清楚連續纖維增強件如何影響制造部件的機械各向異性。
“為了讓設計工程師在結構應用中使用連續纖維增強AM部件，他們將需要這些材料的三維機械性能，”研究人員解釋說。
展開 
科思創推出名為”Maezio“的連續纖維增強熱塑性復合材料
科思創宣稱：他們最近推出了一款品牌名為Maezio的連續纖維增強熱塑性復合材料，這是一種在輕量化和靈活性上均優于金屬的材料。
我在四月份的博客上曾經寫過：“對于世界上最大的電器制造商來說，將目光放在連續纖維熱塑性塑料上是一個明智的選擇。”這篇博客討論了以CFRTP為原料生產的高端空調的發展，這個項目是由材料供應商科思創和世界上最大的電器制造商海爾共同推進的。目前，科思創已經將這種材料注冊“Maezio”，這種材料是由含有聚碳酸酯（PC）、熱塑性聚氨酯（TPU）或其他熱塑性樹脂的碳纖維或玻璃纖維組成的。該公司在德國馬爾克特比巴爾特的生產現場進行單向強化磁帶和板材的制造。
CFRTP材料是由德國的科思創生產的
圖片來源:科思創
CFRTP項目的聯合首席執行官David Hartmann表示：“這個品牌賦予了我們一個明確有力的身份，使我們得以不斷提高在熱塑性復合材料方面的專業程度。我們相信，這種新材料能夠提供輕量的結構，一定的強度以及更大的規模來為新一代產品創造價值。”
科思創展示的各種成品都令人印象深刻。該公司的媒體頁面展示有一段視頻，視頻內容是來自供應鏈的多個參與者的采訪，他們都表示這種材料極具美感和設計靈活性，同時還能突破傳統金屬和塑料一直存在的重量和厚度問題。
該公司品牌名為“Maezio”的CFRTP材料具有強度高、輕量化和美觀的特點，能夠生產出無數的產品，給設計師的創造性設計帶來機會。
圖片來源：科思創
多市場大規模生產
該公司聲稱，成本效益和靈活制造工藝的缺乏給先進復合材料的廣泛傳播帶來了極大的阻礙。該公司在其媒體新聞稿中指出，復合材料也很難集成到大容量的產品中，而Maezio正在逐漸改變這一點：
這些創新材料可以有效提升全球范圍內的資源保護力度和能源效率。
展開 科思創為其熱塑性復合材料推出全新品牌名稱Maezio?
科思創在開發和推廣連續纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）的道路上又進一步，為其推出全新品牌名稱Maezio?。
科思創Maezio?連續纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）可以組合制成各種產品，CFRTP輕質、堅固，給設計師帶來全新的創意空間，賦予設計師極大設計自由度。
CFRTP復合材料的潛在應用領域之一是為輕型超薄筆記本電腦外殼打造新穎的外觀效果
中國互聯網運動品牌必邁采用科思創CFRTP復合材料制造更輕盈更結實的馬拉松跑鞋
海爾卡薩帝品牌高端空調主體外殼采用科思創Maezio? CFRTP復合材料制成
由于全球對堅固、輕質材料的需求不斷增長，該創新材料將大有用武之地，幫助節約資源，提升能效。Maezio?不僅能為交通、電子、消費品和醫療等行業的原始設備制造商和零部件供應商提供先進復合材料的強大性能，還能助其提升成本效益，實現規模化生產。
科思創復合材料業務聯席首席執行官David Hartmann表示：“新品牌名稱將大大提升我們產品的認知度，進一步增強我們在熱塑性復合材料領域的專業度。我們相信，冠以新品牌的復合材料能為各個行業的新一代產品創造實實在在的價值。我們的材料能帶來結構輕量化、強度及外觀可定制化等方面的綜合優勢，以目前其他先進材料無法達到的規模進行生產。”
未來材料
這一面向未來的復合材料由連續碳纖或玻纖增強的聚碳酸酯、熱塑性聚氨酯或其他熱塑性樹脂制成。在德國南部的馬克特比巴特（Markt Bibart）生產基地，科思創利用這些材料生產復合單向帶和片材，然后供應給客戶進行深加工。這些材料堅固、輕質且美觀，可以組合制成各種產品，給設計師帶來全新的創意空間。
目前，由于缺乏兼具成本效益和可規模化生產的工藝，先進復合材料的進一步拓展受阻。除此之外，將其應用到大批量生產產品中也非易事。
展開 金發碳纖維公司熱塑性復合材料汽車輕量化產品實現量產
這標志著金發碳纖維公司的最新產品，連續纖維增強熱塑性復合材料，在汽車輕量化領域首次實現了量產應用。
廣州金發碳纖維新材料發展有限公司作為金發科技的全資子公司自2012年創立起，一直致力于高性能復合材料領域的技術產品研發和市場開拓。依托金發科技在高分子領域的雄厚技術實力，金發碳纖維公司開發了系列化的復合材料創新產品，以連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料“KingStrongTM”UD帶材、“KingPlyTM”有機板（Organosheet）為代表的產品，在交通運輸以及汽車輕量化結構材料領域具有廣闊的應用前景。此次長安福特C519的門系統供應商德國博澤公司創新地采用了有機板復合材料結合LFT的混合材料方案替代傳統鋼材或單一長纖維PP的方案，配套新型混合工藝成型生產線（模壓+注塑）實現了熱塑性復合材料門基板的制造生產。與鋼材及長纖維PP門系統相比，熱塑性復合材料門系統可以有效減重5kg/car或2kg/car。由于連續纖維材料的引入，新的門基板設計方案重量更輕，強度更高，效率更高，可集成更多的功能和模塊，節省了多個子部件的生產安裝以及多道焊接工藝，進一步降低了門系統總成的重量成本和裝配工作量。此創新材料方案也得到了主機廠福特公司的高度認可。
四年以來，金發碳纖維公司在C519門基板項目上持續投入巨大的研發資源，組建了以多個海歸博士為核心的研發團隊，先后突破了超薄UD帶材穩定制備、CrossPly全自動生產設備設計開發、在線全過程質量監測、多層有機板復合材料結構設計和制造工藝的計算模擬、有機板零部件缺陷預測等多項關鍵技術，為項目的成功和公司未來產品開發及市場拓展打下了堅實的基礎。
碳纖維布https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2705
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廣州金發碳纖維新材料發展有限公司作為金發科技的全資子公司自2012年創立起，一直致力于高性能復合材料領域的技術產品研發和市場開拓。依托金發科技在高分子領域的雄厚技術實力，金發碳纖維公司開發了系列化的復合材料創新產品，以連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料“KingStrongTM”UD帶材、“KingPlyTM”有機板（Organosheet）為代表的產品，在交通運輸以及汽車輕量化結構材料領域具有廣闊的應用前景。此次長安福特C519的門系統供應商德國博澤公司創新地采用了有機板復合材料結合LFT的混合材料方案替代傳統鋼材或單一長纖維PP的方案，配套新型混合工藝成型生產線（模壓+注塑）實現了熱塑性復合材料門基板的制造生產。與鋼材及長纖維PP門系統相比，熱塑性復合材料門系統可以有效減重5kg/car或2kg/car。由于連續纖維材料的引入，新的門基板設計方案重量更輕，強度更高，效率更高，可集成更多的功能和模塊，節省了多個子部件的生產安裝以及多道焊接工藝，進一步降低了門系統總成的重量成本和裝配工作量。此創新材料方案也得到了主機廠福特公司的高度認可。
四年以來，金發碳纖維公司在C519門基板項目上持續投入巨大的研發資源，組建了以多個海歸博士為核心的研發團隊，先后突破了超薄UD帶材穩定制備、CrossPly全自動生產設備設計開發、在線全過程質量監測、多層有機板復合材料結構設計和制造工藝的計算模擬、有機板零部件缺陷預測等多項關鍵技術，為項目的成功和公司未來產品開發及市場拓展打下了堅實的基礎。
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海爾卡薩帝品牌高端空調主體外殼采用科思創Maezio? CFRTP復合材料制成
由于全球對堅固、輕質材料的需求不斷增長，該創新材料將大有用武之地，幫助節約資源，提升能效。Maezio?不僅能為交通、電子、消費品和醫療等行業的原始設備制造商和零部件供應商提供先進復合材料的強大性能，還能助其提升成本效益，實現規模化生產。
科思創復合材料業務聯席首席執行官David Hartmann表示：“新品牌名稱將大大提升我們產品的認知度，進一步增強我們在熱塑性復合材料領域的專業度。我們相信，冠以新品牌的復合材料能為各個行業的新一代產品創造實實在在的價值。我們的材料能帶來結構輕量化、強度及外觀可定制化等方面的綜合優勢，以目前其他先進材料無法達到的規模進行生產。”
未來材料
這一面向未來的復合材料由連續碳纖或玻纖增強的聚碳酸酯、熱塑性聚氨酯或其他熱塑性樹脂制成。在德國南部的馬克特比巴特（Markt Bibart）生產基地，科思創利用這些材料生產復合單向帶和片材，然后供應給客戶進行深加工。這些材料堅固、輕質且美觀，可以組合制成各種產品，給設計師帶來全新的創意空間。
目前，由于缺乏兼具成本效益和可規模化生產的工藝，先進復合材料的進一步拓展受阻。除此之外，將其應用到大批量生產產品中也非易事。
展開 打破國外壟斷 金旸碳纖維復合材料助推輕量化升級
近年來，環境污染、能源短缺的問題日漸突出，節能、環保、輕量化逐漸成為新材料發展的主要趨勢之一。面對航空航天、軌道交通、電力電子、新能源汽車等產業的輕量化趨勢，高強輕合金、高性能纖維、特種合金等各類新型材料不斷涌現，碳纖維成為其中最受歡迎的材料之一。
碳纖維在所有高性能纖維中具有最高的比強度、比模量以及優異的導熱導電性能，素有“材料之王”的美譽。其中，以碳纖維為增強體，結合工程塑料耐腐蝕、低比重、抗沖擊、易成型、可二次使用等優點制備的碳纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP)，因其出色的性能已廣泛應用于汽車、電子電器等工業領域。然而，由于研發難度大、國內起步晚等原因，這種材料主要被國外大公司壟斷。
作為一家以技術驅動創新的新材料科技公司，金旸新材料一直致力于研發高端先進材料。為了研發碳纖維增強熱塑性復合材料，金旸專門成立了一支經驗豐富的技術團隊，經過長期研發，連續攻克了電磁屏蔽、材料導熱等若干個技術難關，終于成功研發出碳纖維增強熱塑性復合材料。
目前，該款材料正在申請多項技術專利。它的出現，將改變市場競爭格局，打破高端材料被國外壟斷的現狀，推動國內輕量化技術的發展。
據了解，該款材料能最大限度地保持碳纖維長度，充分分散到工程塑料基體中，改進了高性能材料表面質量差的缺點，兼顧性能和美觀。不僅如此，它將同類材料的價格降低了約50%，可以為新能源汽車、電子電器等領域的客戶提供更具性價比的材料支撐。
中國石化集團公司首席專家喬金梁教授認為，伴隨著碳纖維的國產化，碳纖維價格將大幅降低，應用會不斷拓展，和其他工程塑料復合之后形成的改性新材料，將會有很大的市場。
1、為新能源汽車減重降本、提升續航能力
對新能源汽車來說，重量的減輕意味著續航里程的增加。研究表明，純電動汽車整車質量若降低10kg，續駛里程則可增加2.5km。
展開 第三屆熱塑性復合材料國際研討會-江蘇君華特塑攜連續CF/PEEK熱塑性復合材料參加
其中PEEKFRTP?代表連續CF（GF）/PEEK預浸料及其制品，JHFRTP?代表除PEEK以外的其他特種工程塑料與纖維復合產品，樹脂基體包括PPS、PEI、PPSU和PI等；纖維涉及CF和GF等。展品包括PEEK-CF預浸帶、板材、管材、支撐扣、星輪、醫療瞄準架、套管等。其中連續碳纖維CF/PEEK板材榮獲“2021年度材料類SAMPE中國創新入圍獎”。
04、LF-CF/PEEK匹配性研究
▲ 王二平，復材事業部負責人，連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料（LF-CF/PEEK）匹配性研究
本次匯報的題目為“連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料（LF-CF/PEEK）匹配性研究”，對比國內外多家T300 3K纖維織物，分別與PEEK樹脂復合，從碳纖維性能和復合材料產品綜合評估，考察連續CF/PEEK的匹配性。從篩選驗證結果可知，國產纖維材料通過合適的處理工藝可以代替進口使用。
▲ 江蘇君華特塑LF-CF/PEEK板材
隨著國際和國家對熱塑性行業的重視，隨著各類宣傳平臺的推波助瀾，隨著行業的關注和研究的深入，連續CF/PEEK復合材料的研究進程會加快，連續CF/PEEK復合材料的明天會更好!
展開 
朗盛進一步擴大其德國高性能材料產能
近日，特種化學品公司朗盛（LANXESS）的全資子公司，Bond-LaminatesGmbH公司宣布正在提高其Tepex品牌連續纖維增強熱塑性復合材料的生產能力。目前正在其Brilon工廠建造占地約1500平方米的第四生產車間。兩條新增生產線計劃于2019年年中投產。這項投資金額在數百萬歐元的工程項目將大大增加Tepex品牌材料產能，以滿足市場對這種前瞻性材料日益增長的需求。通過此次產能擴張，Bond-Laminates公司將創造30個新工作崗位。https://m.hongyantu.com/goodlist/zq/13174.html
朗盛高性能材料業務部門也正在投資其高性能塑料的全球生產網絡，并正在其Krefeld-Uerdingen工廠進一步建造復合材料工廠，從2019年下半年開始生產柏全Durethan和杜力頓Pocan兩個品牌工程塑料，投資總額約在五千萬歐元以內。倉庫和倉儲設施的施工建設將于2018年第四季度開始。該投資將創造約20個新工作崗位。新化合物工廠的建立將使朗盛能夠根據未來幾年的需求進一步擴展其在汽車、電氣和電子行業的業務范圍。
現代移動工具的輕量化解決方案
朗盛的高性能塑料和復合材料使得車輛設計中替代金屬組件成為可能，從而有助于減輕整車重量、降低燃料消耗和排放。這些創新材料被應用于車輛部件中，例如用于發動機應用、門結構、踏板、前端、座椅殼體、車身底板和駕駛艙橫向構件。根據部件的不同，輕質結構最高可以實現減重50％的目標。https://m.hongyantu.com/goodlist/zq/13672.html
Tepex品牌的連續纖維增強熱塑性復合材料越來越多地用于汽車、消費電子和體育行業的系列應用。這種高可回彈性材料用于注塑加工，無需額外的后續加工步驟，適合大批量生產。
展開 中國復合材料行業發展現狀與市場前景分析：綠色化發展已成趨勢
我國復合材料行業于20世紀50年代末期開始起步，80年代以來產業鏈不斷完善，行業迅速壯大。據中國復合材料工業協會統計，2017年全行業復合材料制品總產量約為444萬噸，同比降低3.9%。
環保壓力增大，產量持續減少，企業淘汰大半
2015年1月1日起被稱為“史上最嚴”的新《環保法》施行，2017環保督察及政策持續加碼，2018年1月1日起我國第一部專門體現“綠色稅制”的單行稅法——《中華人民共和國環境保護稅法》施行，工業領域環保壓力驟增，一大批中小型復合材料企業因環保不達標被停產甚至關閉。
玻璃纖維格柵https://www.hongyantu.com/goodlist/zq/16012.html
據統計，2015年之前全國5000余家復合材料生產企業中，至2017年已有約3000家生產技術落后、環保意識落后的作坊式小企業實現轉產或關停。此外，纖維、樹脂等原材料價格自2017年一路上漲，對復合材料企業的生產和經營造成不小影響。預測，2018年行業產量將會進一步縮小至萬噸。
產品結構逐步優化，向綠色需求轉型
在熱固性復合材料方面，隨著全社會對于環保問題的日益關注，企業在生產和經營過程中均遇到前所未有的壓力，產品市場需求有逐步萎縮之勢。
在熱塑性復合材料方面，受惠于綠色經濟發展，包括工程塑料、長纖維增強熱塑性復合材料、連續纖維增強熱塑性復合材料在內的各類熱塑性復合材料在汽車輕量化、家電、建筑等領域得到越來越廣泛的應用，中國熱塑性復合材料制品產量穩步增長。
據中國復合材料工業協會統計，2017年國內熱塑性復合材料制品產量約為209.1萬噸，在復合材料總產量中的比例已從2013年33.4%上升至2017年47.1%，預測2018年其產量將超過熱固性復合材料產量。
展開 看波音公司如何通過光固化的技術來制造復合材料產品？
在使用簡單的措施將未處理的纖維與熔融熱塑性樹脂共混時，難以使纖維與樹脂充分浸潤，這導致構件的纖維-樹脂界面較差。
- 大絲束纖維呈展平帶狀，現有3D打印方法難以使用大絲束纖維，且小絲束纖維在成型過程中成型速度慢，成型后的表面質量、纖維樹脂體積分數、纖維樹脂分布情況、層間結合力等性能指標難以控制。
- 現有的方法在打印過程中，由于纖維的局部分叉、斷裂，容易造成纖維在腔體中堆積、堵塞，對成型過程造成影響，同時，成型軌跡中纖維呈松散、無規律的分布狀態，使得構件的承載性能受到影響。
根據3D科學谷的市場研究，在國內，南京航空航天大學針對現有的熱塑性樹脂基復合材料3D打印成形時所使用的連接纖維尺寸較小，且不能對連接纖維實現有效浸漬而造成成型速度低、構件尺寸受限較大、成型件綜合性能低的問題，發明了連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料的3D打印方法。適用于尺寸較大的纖維絲束，該打印技術成型速度快，表面質量提高，同時纖維與熱塑性基體間的界面結合性能好，構件纖維含量高，纖維密實度高，并且提高了打印構件的力學。
南京航空航天大學還研發出連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料旋轉共混3D打印頭，其特征在于: 擠出頭連接于熔融腔也可繞中軸旋轉，且旋轉方向與熔融腔相反；熔融腔與擠出頭內側均有攪拌齒環，纖維束和熔融熱塑性樹脂受到兩級反向旋轉的螺旋齒環攪拌作用下均勻共混，且共混體以螺旋狀密實纏緊成圓柱絲束，樹脂沿纖維取向均勻分布；擠出頭擠出材料至成型區域并固化成纖維增強樹脂基復合材料。
展開 波音公司如何通過光固化3D打印技術來制造復合材料產品
南京航空航天大學還研發出連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料旋轉共混3D打印頭，其特征在于: 擠出頭連接于熔融腔也可繞中軸旋轉，且旋轉方向與熔融腔相反；熔融腔與擠出頭內側均有攪拌齒環，纖維束和熔融熱塑性樹脂受到兩級反向旋轉的螺旋齒環攪拌作用下均勻共混，且共混體以螺旋狀密實纏緊成圓柱絲束，樹脂沿纖維取向均勻分布；擠出頭擠出材料至成型區域并固化成纖維增強樹脂基復合材料。
南京航空航天大學的技術對當前熱塑性復合材料成型技術是一種突破，南京航空航天大學采用兩級旋轉腔體對纖維和樹脂的共混體進行攪拌和纏繞，適用于較大尺寸的纖維絲束，優化了打印頭對纖維原有狀態的適應性，在相同的打印速度下，提高了打印效率，改善了構件的表面質量；攪拌共混的作用下，纖維與樹脂間的浸潤充分，共混體中的纖維呈緊密螺旋纏繞狀，提高了增強體的承載能力，樹脂在纖維中各處分布均勻，改善了構件的層間和界面結合性能，提高了打印構件的力學性能；擠出頭的旋轉作用可使共混體在擠出后，纖維與樹脂的分布均勻，纖維體積含量高。
當前針對連續纖維增強的熱塑性復合材料成型FDM打印技術領域，活躍的企業和研究機構包括美國Mark Forged，日本大學、東京工業大學，西安交通大學等。3D打印隨著南京航空航天大學將這一技術水平推向新的高度，3D科學谷認為FDM技術用于連續纖維增強的熱塑性復合材料打印技術進一步走向工業級應用。https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/46027.html
南京航空航天大學的突破性在于實現了較高力學性能連續纖維增強熱塑性基體復合材料構件的3D打印，且成型效率高，表面質量好，可適用于對性能要求較高的航空航天復雜構件的成型過程。
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