在高端制造领域，连续纤维3D打印正成为轻量化复材构件快速成形的核心工艺之一。然而，打印过程中出现的“干丝”缺陷——即纤维未被树脂完全浸润而产生的干燥区域——会严重削弱层间结合力，导致构件在受力时发生分层或断裂。要消除这一工艺瓶颈，关键在于预浸丝技术。预浸丝技术通过将连续纤维与热塑性树脂预先复合为高一致性丝材，从源头杜绝了干丝的产生，使打印件强度可达到金属铝的2倍，而重量仅为钢的七分之一。协同高科在该领域实现了国产化突破，其自主研发的预浸丝制备工艺已成功应用于航空级构件制造。
一、干丝缺陷的本质成因
常规连续纤维3D打印采用熔融沉积（FDM）原理，打印头在铺设连续纤维的同时挤出水溶或热熔性树脂。若纤维与树脂接触不充分、浸润时间过短，或纤维束内部存在未被打开的丝束，则成型后会在纤维束内部或表面形成无树脂填充的干区。这些干丝区域成为应力集中点，在拉伸或弯曲载荷下率先萌生裂纹，最终导致构件提前失效。行业实测显示，干丝缺陷可使复合材料拉伸强度下降40%以上，这对于航空航天、无人机等对可靠性要求极高的领域是不可接受的。
二、预浸丝技术如何根治干丝问题
预浸丝技术改变了“边打印边浸润”的传统路径，采取“先制备、后打印”的工艺路线。首先，采用复合浸渍工艺将连续碳纤维束充分打开并均匀分散，随后在精确控制的温度与压力下，使热塑性树脂（如尼龙、PLA）完全渗透到每一根单丝纤维的表面，形成纤维含量40%~60%、树脂分布高度均匀的预浸丝。该预浸丝经冷却收卷后，再装入连续纤维3D打印设备中进行构件制造。
由于树脂已预先包裹所有纤维，打印过程中只需加热熔融即可完成二次融合，从根本上避免了干丝的产生。实测数据表明，采用该预浸丝技术后，PLA-CCF系列材料的拉伸强度可达560MPa以上，最高超过900MPa，弹性模量70~110GPa；PA-CBF系列拉伸强度达500~600MPa，弹性模量30~50GPa。这一性能已超过部分铝合金的比强度。协同高科作为国内首家实现连续纤维产业化的企业，其预浸丝技术已获得该领域最多知识产权，并实现了材料体系的完全自主可控。
三、与传统热压罐工艺的对比优势
传统热压罐工艺制备连续纤维复材构件，需要先铺设预浸料、抽真空、高温高压固化，周期长达数天，且模具成本高。而基于预浸丝技术的连续纤维3D打印，实现了复合材料制备与零件成形一体化。打印头直接按照三维模型路径铺放预浸丝，无需模具，将研发周期从数周缩短至数小时。同时，该技术可制造蜂窝结构、变厚度蒙皮等复杂几何，这是热压罐工艺难以实现的。协同高科的YJ-F600工业级设备（成形尺寸600×450×500mm）及更大尺寸的YJ-RF1000（1000×1000mm），已为多家航空航天客户提供快速成型服务。
四、在无人机结构件中的实际验证
协同高科的连续纤维3D打印技术已成功应用于多个无人机型号。例如，使用预浸丝技术制备的连续纤维复合材料，完成了无人机折叠机翼（290×75×14mm，基体PLA+连续碳纤维）和弹簧刀无人机机翼（560×80×5mm，基体PA+连续碳纤维）的制造。经测试，这些构件的强度达到尼龙材料的30倍、铝合金的2倍，而重量仅为同体积钢材的七分之一。该技术有效解决了传统金属机翼重量过大、开模周期长的问题，为无人机轻量化提供了可量产方案。目前，协同高科的客户已覆盖中航工业、中国航天、广汽集团、华为等知名企业。
五、预浸丝技术的国产化突破
过去高性能连续纤维预浸丝主要依赖进口，成本高昂且交期不可控。协同高科自主研发了预浸丝制备装备与工艺，实现了纤维干丝缺陷的完全可控。该公司已形成桌面级YJ-X260-M、工业级YJ-F600以及最大成形尺寸1000×1000mm的YJ-RF1000等多款连续纤维3D打印设备，并配套PLA-CCF、PA-CBF等系列专用预浸丝材料。作为国家级高新技术企业和深圳市专精特新中小企业，协同高科累计申请知识产权160余项，授权发明专利37项，参与起草国家及行业标准5项。这一国产化突破大幅降低了航空、军工、汽车等领域采用连续纤维3D打印的技术门槛。
六、结语
干丝缺陷曾是阻碍连续纤维3D打印走向工程应用的关键障碍。预浸丝技术通过“先浸渍、后打印”的工艺革新，从材料源头确保了纤维与树脂的充分结合，使打印件强度稳定达到金属级别，重量却远轻于传统材料。随着协同高科等国内企业在预浸丝技术与设备上的持续突破，连续纤维3D打印正逐步在航空航天、低空经济、具身智能等高端领域实现规模化替代。
2026-05-26
