为“超级无人机”Discovery创建了能性3D打印尾桨执行器防护装置
增材制造（AM）或3D打印是一种通过将材料层沉积在彼此之上而不是传统的减法方法（例如用于工业制造的CNC铣削）来生产物体的过程。将要生产物体的数字3D模型通过专用软件切割成数百个薄层，以3D打印格式导出。然后，打印机读取该格式，以准确地知道何时何地存放材料。这些层一次一个地进行3D打印，直到获得完整的对象为止。最常用的3D打印技术是FFF（熔融细丝制造）或FDM（熔融沉积建模）、SLA（立体光刻）和PBF（粉末床融合）。
3D打印允许使用多种类型的材料
事实上，几乎任何材料都可以进行3D打印。最常见的3D打印材料是基于聚合物的，从标准的PLA到先进的高度耐用的聚合物，如PEEK或PEI，以及用碳纤维或玻璃纤维增强的热塑性塑料。原型制作、模具和工具一直是增材制造的主要应用，并将一直持续增长。为了受益于不同类型材料提供的各种优势，3D打印复合材料成为可能。复合材料可以包括基本元素，例如木材填充PLA，或非常坚固耐用的材料，例如尼龙或碳纤维填充的PEEK。在3D打印过程中，使用合适的设备，甚至可以直接沉积长纤维。
3D打印应用于复合材料的主要目的是将两种不同材料的理想特性结合起来。定制化、轻松生产复杂几何形状的能力、产品整合以及（在某些情况下）降低成本也是3D打印最显著的优势。然而，复合材料的增材制造也会有一些弱点，例如可加工性的优化，可加工性根据材料和与层之间以及增强填料和基体之间的粘附性相关的最终性能而变化。
如果将回收纤维用作增强材料，则具有不同成分和几何形状的废复合材料的可用性，以及由此产生的填料性能的变化，会在过程中引入其他需要控制的变量。
因此，有必要验证为回收玻璃纤维（GF）和碳纤维（CF）增强的复合材料开发特定增材制造工艺的机会。3D打印不仅用于航空航天、汽车、海洋、建筑、石油和天然气、医疗等传统工业领域，还用于生物打印、食品打印以及建筑行业（混凝土3D打印）。
使用WASP©WASP设计的特殊3D打印系统将粘土、沙子和原纤维结合在一起
处理EoL复合材料问题的方法
目前，达到使用寿命结束（EoL）的复合材料产品的数量在不断增加。我们必须找到回收和再制造的方法。
2019年，米兰理工大学化学、材料和化学工程系Giulio Natta研究了3D打印用于EoL复合材料的潜力，并证明了从回收玻璃和碳纤维开始的添加剂再生过程可以获得一种新型热光固化复合材料。在他们的论文中，研究人员得出结论：“这项工作的结果首次表明，低成本的UV辅助3D打印技术可用于玻璃纤维增强塑料（GFRC）的再制造，并且打印了一些复杂的结构作为概念验证。这项研究为将来自各种应用领域（例如风力涡轮机叶片和建筑部件）的GFRC废物重新引入高性能复合材料的生产周期开辟了道路。”
汽车和航空航天行业的制造商是最先对在短时间内直接生产复杂零件感兴趣的。目前，汽车和航空工业都在积极开发增材制造技术以改进生产过程，因为增材制造技术可以创建非常复杂的几何形状，从而显着减少生产时间和成本。同时，它还可以更轻松地提高零件强度和阻力，并减轻重量。重量优化至关重要，尤其是在航空航天领域。模具的制作始终是必不可少且昂贵的步骤，通常使用减材技术和数控机床制造。现在，3D打印的成功意味着它可以让制造商有效节省工业模具的成本。但到目前为止，增长制造技术还不是适应大规模生产的可持续技术。
总而言之，3D打印对于注塑等传统制造方法来说是一个很好的选择。它可用于以快速且经济高效的方式打印特定零件、原型或小系列，并越来越多地应用于零件、模具、工具或其他一次性零件的生产。
3D打印还通过提供以更环保的方式和按需生产的机会，彻底改变了汽车行业。海运业也将能够快速生产中空、防水和耐腐蚀的部件。铁路车厢、工业4.0、电信等制造商也是如此。根据LuxResearch最近的一项研究，到2030年，3D打印市场将增长到510亿美元，复合年增长率为15%。
3D打印应用案例
Massivit 10000推出第一个用于复合材料的真正各向同性3D打印模具
l 以色列Massivit 3D
得益于其全新的独家材料和创新的“动态铸造（Cast in motion）”技术，以色列公司Massivit 3D开发了一款大型3D打印机（Massivit 10000），其增材制造系统能够生产工业模具。它减少了生产时间和成本，并具有大规模生产所需的热阻和机械阻力。
Massivit 10000 3D的Cast In Motion（CIM）技术将超快增材制造技术与高性能热固性材料相结合，实现复合材料的自动化加工
在实践中，Massivit 10000在一种特殊的水溶性凝胶中创造了一种空的“外壳”，其中倒入热固性环氧树脂。然后将结果浸入水中，外壳在水中破碎，留下一个模具，由于层之间缺乏分子键，该模具不具有传统3D打印的结构临界性。这项技术将模具的生产时间减少了80%，所需的劳动力减少了90%。目前，该公司正在为3D打印各向同性模具开发一种全新的能力，使其能够承受高压釜。
l Novation Tech
欧洲第一台Massivit 10000由Novation Tech在意大利安装，Novation Tech是欧洲碳加工领域的领导者之一，专门生产高质量的碳组件。仅在汽车方面，该公司每年就为主要国际品牌的定制汽车生产超过20000个碳座椅和数千个内部和外部部件。该打印机将首先用于创建模具和专门用于碳建模的项目。Novation Tech首席执行官Luca Businaro表示，新的Massivit 10000使其公司在生产质量和服务方面取得进一步飞跃，客户一直热衷于高科技和精密制造。“与我们工作的其他工业部门一样，汽车行业正在不断加快新产品的上市时间。这项技术使我们能够根据产品的技术图纸，减少生产快速碳原型的模具创建时间，”该经理说。此外，创建模具所需的时间显著减少，为成功创新产品铺平了道路。
l Moi Composites
Moi Composites是米兰理工大学3D打印实验室的衍生公司，曾获得2017年JEC创新奖，是一家为复合材料市场提供定制零件解决方案的公司。2024年4月，该公司将推出Sistema的测试版，这是一种基于Moi专有的连续纤维制造（CFM）技术制造高级复合材料的框架。Moi首席执行官Gabriele Natale表示：“未来，我们将拥有越来越多的集成解决方案，能够简化循环时间和完成时间。”
Sistema为最终用户提供了根据平面和非平面沉积策略以高度优化的纤维方向3D打印部件的能力。这样可以显着减轻重量并提高性能；它使用范围广泛的热固性聚合物与连续纤维相匹配，如碳纤维增强环氧树脂和玻璃纤维增强乙烯基酯。创新的专用硬件系列用于连续单向纤维的沉积，用专有混合物浸渍，支持一系列不同丝束尺寸的逐层沉积。
l Roboze
最先进的碳复合材料可提供极高的机械性能，但代价是牺牲了生产灵活性和成本效率。另一方面，基于聚合物的增材制造提供了极大的设计和生产灵活性，同时生产的成本效益高，但机械性能相对较差。
Roboze的UFO挤出机的特写，沉积了一层无孔隙的复合材料层
Roboze是一家专门从事超级聚合物和复合材料3D打印技术的公司，其首席执行官兼创始人Alessio Lorusso认为，该公司在用高性能热塑性材料增材制造零件方面获得的经验表明，它有能力融入传统生产工艺，将降低生产成本和交付时间作为第一个切实的短期优势。据他介绍，未来10年对于提高最终用户对工业增材制造优势的认识至关重要。这将带来新的挑战，这些挑战将在两个不同的层面上展开：可持续性和技术在生产各个阶段的整合。Roboze已在这两个方面开展工作，不仅提出创新技术和材料，还提出更具可持续性的商业和金融模式。
Roboze决定以此现状为基础，通过开发公司称为“UFO技术”的正在申请专利的新工艺，提供无孔隙连续碳纤维（CCF）增材制造解决方案。它提供可与最先进的碳复合材料相媲美的机械性能，同时具有增材制造固有的灵活性。这是通过沉积和压实具有50%以上CCF增强材料的高温热塑性长丝（PEEK、PEKK、ULTEM™ AM9085F和PA）实现的。所述纤维沿着部件的预期负载路径被引导，这一过程被称为“纤维引导”。它利用碳纤维的高性能正交各向异性行为，同时获得完全致密的组件。Roboze的工业打印机确保生产的部件具有可靠和可重复的机械性能以及高质量的表面处理，无需任何后期整合。这项正在申请专利的技术将为Roboze的高性能3D打印机配备加热室。