近日，三名瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）的校友開發(fā)出了一種新型3D打印機(jī)，能夠利用碳纖維復(fù)合材料制造零部件。ETH的下屬部門9T實(shí)驗(yàn)室為輕量型高強(qiáng)度零部件的制造和利用帶來了新的可能。

9T實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)成員

碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP，通常簡(jiǎn)稱為碳）是制造更輕更強(qiáng)產(chǎn)品的不二之選，無論是飛機(jī)、一級(jí)方程式賽車和山地自行車，還是機(jī)器人、醫(yī)療器械和醫(yī)用植入物，它無處不在又無所不能。它的強(qiáng)度比鋼還要高，但重量只有鋼的1/5，這讓它在全球市場(chǎng)上廣受歡迎。

然而這種材料也不是完美的，由于制造成本高昂且制造周期長，因此比起鋁或者鋼鐵，它的價(jià)格太過昂貴。這種復(fù)合材料是將碳纖維和塑料組合加工而成的高強(qiáng)度耐用材料。使生產(chǎn)成本居高不下的原因之一是每一個(gè)部件都需要一個(gè)單獨(dú)的模具。

無模碳部件的生產(chǎn)

   ETH的下屬部門9T實(shí)驗(yàn)室找到了一種新的碳部件生產(chǎn)方法：即開發(fā)一種3D打印機(jī)來生產(chǎn)碳纖維復(fù)合部件。這種方法舍棄了傳統(tǒng)制造中笨重的模具，在電腦上使用專用軟件設(shè)計(jì)想要制造的部件，再用3D打印機(jī)直接打印出來。塑料和碳纖維將在打印機(jī)中結(jié)合在一起，然后通過擠壓的方式使這些混合材料通過加熱后的噴嘴。

      9T實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)始人之一Giovanni Cavolin介紹道：“我們將3D打印技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)越性能結(jié)合在了一起。首先，這項(xiàng)新技術(shù)不僅克服了碳纖維復(fù)合材料成本過高的缺點(diǎn)，還使得整個(gè)生產(chǎn)過程大大減少了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期。另外，這項(xiàng)新技術(shù)還可以用來制造衛(wèi)星天線或義肢等形狀復(fù)雜的部件。此外還有一個(gè)不是特別重要的優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)可以節(jié)省材料，減少資源浪費(fèi)。”

      9T實(shí)驗(yàn)室的三位創(chuàng)始人均為ETH校友，分別為Martin Eichenhofer，Giovanni Cavolina和Chester Houwink。在4年前在Paolo Ermanni教授領(lǐng)導(dǎo)下的復(fù)合材料和自適應(yīng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究工作時(shí)，Eichenhofer首次萌生了創(chuàng)業(yè)的想法。而這個(gè)想法在2018年初得以實(shí)現(xiàn)：Eichenhofer得到了30萬瑞士法郎的資金支持，于今年1月份成立了一家股份公司。歐洲空間局還邀請(qǐng)這家年輕的公司加入孵化中心，該中心不僅提供額外20萬瑞士法郎的資金，還提供了一個(gè)良好的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

     正在撰寫博士論文的Eichenhofer表示：“我們生產(chǎn)的碳纖維部件在許多方面都有著潛在用途，此外我們還進(jìn)一步擴(kuò)大了這種材料的應(yīng)用范圍，因此業(yè)界對(duì)它表現(xiàn)出了很大的興趣。”而Cavolina則補(bǔ)充道：“我們認(rèn)為，對(duì)于企業(yè)來說，面向市場(chǎng)是很重要的。因此，我們希望盡快將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，這樣我們才能從市場(chǎng)上得到有用的反饋。”

3D打印系統(tǒng)將于明年準(zhǔn)備完成

    一個(gè)軟件與硬件裝備齊全的完整打印系統(tǒng)將于明年初準(zhǔn)備好進(jìn)行beta測(cè)試。此后，如何以正確的順序?qū)⒎?wù)提供給正確的部門將是他們最需要考慮的事。9T實(shí)驗(yàn)室希望首先將服務(wù)提供給從事研究和開發(fā)的客戶，比如大學(xué)和技術(shù)學(xué)院。Cavolina解釋道：“我們希望從這些客戶那里得到良好的技術(shù)反饋，從而幫助我們不斷改進(jìn)產(chǎn)品。”

      工程師們目前正在對(duì)3D打印機(jī)的原型機(jī)進(jìn)行微調(diào)。這家初創(chuàng)公司目前仍位于蘇里西-西城區(qū)科技園的辦公場(chǎng)所。但這種情況很快就能得到改變，因?yàn)檫@家年輕的公司正在迅速擴(kuò)張，并不斷招募新員工。包括實(shí)習(xí)生在內(nèi)的8名員工目前正在9T實(shí)驗(yàn)室工作，另外還將有4名員工在今年加入。

Cavolina認(rèn)為，把團(tuán)隊(duì)凝聚在一起是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。他表示：“要找到優(yōu)秀的軟件和硬件工程師并不容易。”這也是他投入大量的時(shí)間和精力來招募新員工的原因。正如他一直所說的那樣，“我們需要真正優(yōu)秀的人才來確保產(chǎn)品能夠滿足市場(chǎng)需求。”