-增材模压（Additive Molding）
关键词：增材 3D打印 连续纤维 热塑性复合材料
一、核心概念：它是什么？
增材模压（Additive Molding）技术。它由Arris Composites率先提出并商业化。这是一项被誉为颠覆传统复合材料制造的尖端工艺，巧妙地将增材制造（3D打印）的自由度与高性能复合材料模压成型的高效率和强度结合在一起。
简单来说，增材模压的核心思想是：先用3D打印机快速“打印”出零件，再将这些零件进行传统的模压成型（Compression Molding）来批量生产最终产品。
图1 Additive Molding成型
- 技术原理与工作流程
该技术通常分为两个主要阶段：
1. 增材制造阶段 (Additive Manufacturing)
使用熔融层积成型（FDM）工艺，将熔融的连续纤维增强热塑性复合材料丝挤出并逐层堆积，最终完成物体的成型。精确地、自动化地将连续碳纤维或其它连续纤维（如玻璃纤维、芳纶纤维）按照最优的力学性能路径铺设成预成型件。
2. 模压成型阶段 (Compression Molding)
· 将打印好的预成型件放入模具中，注入热塑性树脂，并进行模压成型。树脂会浸润纤维，最终形成形状复杂、纤维含量高、性能极佳的最终零件。
简单来说，它汲取了3D打印在设计和纤维铺放上的灵活性，又通过模压工艺保证了产品的高质量、高速度和可规模化生产。
图2 工作流程
- 与传统技术的对比
与传统的复合材料工艺（如CNC机加、铺层手糊、热压罐成型）相比，增材模压技术具有显著优势：
- 解析度与精度：利用熔融沉积成型（FDM）3D打印技术可以制造复杂的结构和细节。
图3 小微结构成型
- 极致轻量化与超高强度：当前的连续纤维原材料为了得到需要的形状结构，会在机加工过程中将纤维剪断，不可避免的产生结构缺陷。而增材模压技术可以打印出连续缠绕在整个零部件上的碳纤维丝束，而不会存在截断的纤维，实现了最高的比强度（强度/重量比）和比刚度（模量/重量比）。
图4 连续缠绕结构【2】
3.最佳化的结构与材料利用效率：可以制造出传统工艺无法实现的复杂几何形状（如内部晶格结构、一体化设计），同时保证纤维始终处于最优取向；由于不需要额外的机加工及注射工艺，不会产生大量的边角料、浇口流道等废料，提高了原材料使用效率，极大的减少了固废的产生。
4.无与伦比的速度和成本效益：它彻底消除了制造注塑模具这一最大瓶颈，同时减少了昂贵的人工铺层和大量的材料浪费（如CNC加工的削屑），降低了总体制造成本。也使得大批量生产注塑级零件成为可能，且成本和交付时间大大降低。
图5 大批量量产
4. 卓越的零件质量：生产出的零件拥有与传统注塑件完全一致的机械性能、表面光洁度和材料特性，远胜于直接3D打印的零件。
图6 高品質的成型表面和公差
- 无与伦比的材料广度：可以将成千上万种成熟、高性能的热塑性复合材料结合使用，可以直接使用，包括柔性材料、纤维增强复合材料等，突破了传统3D打印材料的限制。
图7 材料組合和高度整合的設計
- 无与伦比的设计自由度：由于可以实现不同材料組合和高度整合的設計，非常适合产品开发、原型验证、小批量生产和定制化产品。设计变更只需修改图纸及重新编程，几乎没有额外成本。
图8 复杂大型零件
参考文献：
【2】https://x.com/ArrisComposites/status/1549529821100793860?s=19
