热固性树脂连续纤维3D打印：航空航天轻量化制造新路径探索

2026-01-16

在高端制造业持续追求性能突破与轻量化设计的今天，增材制造技术不断演进，其中连续纤维3D打印正成为关键方向。而结合高性能热固性树脂基体的热固性树脂连续纤维3D打印技术，以其出色的力学性能和结构稳定性，为航空航天、国防军工等领域复杂构件的制造提供了富有潜力的解决方案。本文将围绕该技术的工艺特点、应用价值与发展前景展开探讨。

一、连续纤维增强复合材料的3D打印技术概述

连续纤维3D打印是一种将连续纤维（如碳纤维）与基体材料同步输送、并实现一体化成形的先进增材制造工艺。根据基体材料的不同，主要分为热塑性和热固性两大路径。文档显示，企业在连续碳纤维复材3D打印领域已实现产业化，核心技术采用复合浸渍-熔融沉积工艺，实现了复合材料制备与零件成形的一体化。虽然当前文档重点提及的是热塑性基体材料，但行业的技术发展同样密切关注着热固性树脂连续纤维3D打印的研发与应用，因其在耐高温、高刚度及尺寸稳定性方面的潜在优势。

二、热固性树脂体系的工艺优势与挑战

与热塑性体系相比，热固性树脂在固化后形成三维网状交联结构，能赋予复合材料更高的耐热性、刚性及抗蠕变性能。这对于在极端环境下工作的航空航天部件至关重要。热固性树脂连续纤维3D打印工艺的关键在于如何实现树脂的精准浸润与可控固化。技术挑战包括低粘度树脂的配方开发、纤维的均匀浸渍，以及打印过程中温度与固化速率的精确匹配。攻克这些难题，将能打印出兼具复杂几何形状和优异机械性能的终端部件。

连续纤维复材3D打印设备YJ-X300-M

三、在航空航天与高端装备领域的应用前景

航空航天领域对结构件的核心诉求是“轻量化”与“高强度”。传统金属部件往往重量大，而复合材料是理想的替代方案。通过热固性树脂连续纤维3D打印，可以直接制造无人机机翼、卫星支架、蜂窝结构等轻量化部件。该技术能够实现传统模具工艺难以达成的复杂中空、点阵一体化结构，在保证甚至提升部件强度的同时，显著降低重量，从而有效解决航空航天领域长期面临的轻量化与高强度的矛盾，缩短产品研发与迭代周期。

四、技术发展面临的挑战与未来方向

尽管前景广阔，但热固性树脂连续纤维3D打印技术走向大规模工业化应用仍需克服一些障碍。例如，打印速度与大型构件成形效率的提升，工艺稳定性和重复性的保障，以及全生命周期性能的验证等都是需要持续投入研发的课题。未来的发展将集中于材料体系的创新、多材料共打印技术的突破，以及打印与后处理（如固化炉）的全流程自动化集成，以满足高端制造业对高性能定制化零件的严苛需求。

五、国内产业实践与技术积累

国内在该领域已具备一定的研发与产业化基础。以协同高科为例，作为专注于增材制造的企业，其连续纤维3D打印技术源自国家级重点实验室，拥有该领域较多的知识产权积累，并已成功应用于实际部件的制造。企业通过运营省级创新中心，整合产业链资源，致力于突破包括材料、装备、工艺在内的行业共性技术。这种产学研相结合的创新模式，为包括热固性树脂连续纤维3D打印在内的前沿技术探索提供了坚实的平台。

结语

总体而言，热固性树脂连续纤维3D打印代表着复合材料增材制造的一个重要发展方向，尤其在追求极致性能的高端工业领域具有不可替代的潜力。随着材料科学、工艺控制和装备技术的不断进步，这项技术有望在航空航天、国防等关键领域实现更深度的应用，为高端装备的轻量化、高性能化制造提供核心技术支持，推动我国先进制造产业链的自主创新与升级。

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