從幾十萬元到2萬元級(jí)碳索者三號(hào)開始走進(jìn)校園。當(dāng)越來越多高校擁有3D打印設(shè)備后一個(gè)新的問題出現(xiàn)了學(xué)生打印出來的作品越來越精致但距離真實(shí)工程制造還有多遠(yuǎn)過去3D打印進(jìn)入校園解決的是“從無到有”的問題。但如今機(jī)器人、無人機(jī)、智能裝備等項(xiàng)目對(duì)零部件的強(qiáng)度、重量和可靠性提出了更高要求傳統(tǒng)塑料打印已經(jīng)難以滿足復(fù)雜應(yīng)用。與此同時(shí)高校科研也在探索航空輕量化、復(fù)合材料、智能結(jié)構(gòu)等新方向。學(xué)校需要的已經(jīng)不只是一臺(tái)“能打印”的設(shè)備而是一套連接教學(xué)、競(jìng)賽和科研的制造平臺(tái)。連續(xù)纖維3D打印正在成為這一需求下的新選擇。其中全球首款消費(fèi)級(jí)連續(xù)纖維3D打印機(jī)碳索者三號(hào)FibreSeeker 3試圖將過去主要服務(wù)于航空航天等高端制造領(lǐng)域的連續(xù)纖維制造能力帶入更多高校實(shí)驗(yàn)室和課堂。01—從幾十萬到2萬連續(xù)纖維打印開始進(jìn)入校園過去3D打印更多用于模型制作和設(shè)計(jì)驗(yàn)證。想要制造真正承載負(fù)荷的功能零件通常需要依賴金屬加工或高成本復(fù)合材料制造。連續(xù)纖維3D打印提供了另一種路徑。復(fù)合纖維共擠技術(shù)原理圖不同于傳統(tǒng)FDM通過塑料逐層堆疊CFC復(fù)合材料連續(xù)纖維共擠技術(shù)通過雙噴頭將連續(xù)碳纖維或玻璃纖維嵌入塑料基體中在保持輕量化的同時(shí)提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度打印件抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)900MPa。碳索者三號(hào)FibreSeeker 3的技術(shù)來源于連續(xù)纖維3D打印領(lǐng)域的先驅(qū)企業(yè)阿奈索Anisoprint。如今碳索者三號(hào)將這項(xiàng)技術(shù)帶入桌面級(jí)設(shè)備。相比過去幾十萬元級(jí)的工業(yè)設(shè)備它體積更小、操作更智能并將售價(jià)控制在2萬元級(jí)別。2026年初FibreSeeker 3眾籌圖截至目前碳索者三號(hào)已在Kickstarter獲得超過3000萬元人民幣支持吸引近1500名全球用戶參與。其意義不只是降低價(jià)格門檻更在于讓連續(xù)纖維制造具備進(jìn)入高校實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和教學(xué)場(chǎng)景的可能。02—從頂刊研究到實(shí)驗(yàn)室連續(xù)纖維打印成為科研新工具對(duì)于高校而言連續(xù)纖維3D打印的價(jià)值首先在科研領(lǐng)域得到驗(yàn)證。在桌面級(jí)設(shè)備進(jìn)入校園之前基于Anisoprint CFC技術(shù)全球已有30多個(gè)國家、50余所高校開展相關(guān)研究累計(jì)發(fā)表超過50篇核心論文其中多篇發(fā)表于JCR Q1期刊。CFC技術(shù)雙基體Bi-Matrix設(shè)計(jì)這些研究覆蓋材料、機(jī)械、航空、智能制造等多個(gè)領(lǐng)域也證明了連續(xù)纖維打印并非只是提升打印件強(qiáng)度而是在推動(dòng)增材制造從“制造工具”向“科研平臺(tái)”演變。其中三個(gè)案例展現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù)在科研領(lǐng)域的不同可能。讓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“自我變形”2024年南方科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》發(fā)表研究成果利用Anisoprint CFC技術(shù)制備連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了基于電熱驅(qū)動(dòng)的智能變形結(jié)構(gòu)。變厚度機(jī)翼構(gòu)型設(shè)計(jì)研究團(tuán)隊(duì)利用連續(xù)碳纖維具備導(dǎo)電、導(dǎo)熱和承載的特性將材料性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合讓打印結(jié)構(gòu)在通電后按照預(yù)設(shè)路徑發(fā)生精準(zhǔn)變形。這一研究突破了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)件只能承擔(dān)力學(xué)功能的限制為4D打印、軟體機(jī)器人、航空可變形結(jié)構(gòu)等方向提供了新的研究思路。驗(yàn)證航空輕量化結(jié)構(gòu)航空航天領(lǐng)域一直追求更輕、更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其中等網(wǎng)格Isogrid結(jié)構(gòu)就是典型代表。意大利馬爾凱理工大學(xué)工程系利用Anisoprint Composer A3設(shè)備打印了不同填充密度的連續(xù)碳纖維等網(wǎng)格結(jié)構(gòu)并對(duì)其壓縮屈曲性能進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試。30%等格柵屈曲試驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了連續(xù)纖維打印在輕量化承力結(jié)構(gòu)研究中的潛力也證明了桌面級(jí)設(shè)備能夠支持航空級(jí)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)探索。過去這類研究往往依賴高成本制造設(shè)備如今連續(xù)纖維增材制造提供了一條更加靈活的實(shí)驗(yàn)路徑。讓結(jié)構(gòu)具備“感知能力”連續(xù)纖維打印的應(yīng)用邊界還在從制造走向智能。芬蘭阿爾托大學(xué)能源與機(jī)械工程系通過定制G-code將連續(xù)碳纖維與連續(xù)銅線共同打印制造出具備自傳感能力的復(fù)合結(jié)構(gòu)。(a)連續(xù)銅線(b)連續(xù)碳纖維增材制造(c)最終使用試樣實(shí)驗(yàn)顯示在三點(diǎn)彎曲測(cè)試中結(jié)構(gòu)電阻變化與受力、應(yīng)變呈線性關(guān)系意味著結(jié)構(gòu)本身可以成為傳感器。這一方向?qū)?yīng)未來智能制造的重要趨勢(shì)讓零部件不僅能夠承載還能夠?qū)崟r(shí)感知自身狀態(tài)為航空結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、機(jī)器人和工業(yè)設(shè)備健康管理提供新的技術(shù)路徑。03—從中學(xué)到高校連續(xù)纖維打印覆蓋全教育鏈路先進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)入校園價(jià)值并不只體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室。隨著設(shè)備門檻降低連續(xù)纖維3D打印正在覆蓋從中學(xué)科創(chuàng)、高職實(shí)訓(xùn)到本科競(jìng)賽和高校科研的不同教育場(chǎng)景。在不同階段它承擔(dān)著不同角色啟發(fā)興趣、培養(yǎng)技能、提升創(chuàng)新能力并最終連接產(chǎn)業(yè)需求。中學(xué)從創(chuàng)意模型到工程實(shí)踐在中學(xué)STEAM教育中3D打印一直是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要工具。但過去很多項(xiàng)目更多停留在外觀設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)單模型制作學(xué)生很難接觸真正的工程制造過程。連續(xù)纖維打印改變了這一點(diǎn)。通過高強(qiáng)度復(fù)合材料打印學(xué)生可以設(shè)計(jì)和制作機(jī)器人結(jié)構(gòu)件、機(jī)械部件等更具功能性的作品完成從設(shè)計(jì)、制造到測(cè)試優(yōu)化的完整流程。連續(xù)纖維增強(qiáng)的Steam教育格斗機(jī)器人深圳紅山中學(xué)在“AI大模型戰(zhàn)斗機(jī)器人”科創(chuàng)項(xiàng)目中引入連續(xù)纖維3D打印技術(shù)制作機(jī)器人承力結(jié)構(gòu)讓學(xué)生完成從AI設(shè)計(jì)、增材制造到測(cè)試迭代的完整工程訓(xùn)練。既系統(tǒng)化培養(yǎng)了創(chuàng)新思維與動(dòng)手能力也在各類青少年科創(chuàng)賽事中形成了差異化競(jìng)爭(zhēng)力。高職從技能訓(xùn)練到產(chǎn)業(yè)對(duì)接對(duì)于職業(yè)院校而言設(shè)備的價(jià)值更直接。智能制造、新能源汽車、航空制造等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)復(fù)合材料制造、先進(jìn)加工工藝人才提出新的需求。傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備往往與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)存在差距而連續(xù)纖維3D打印能夠讓學(xué)生提前接觸企業(yè)正在探索的制造方式。職業(yè)學(xué)校內(nèi)容場(chǎng)景在高職實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景中它可以用于增材制造技術(shù)教學(xué)復(fù)合材料加工訓(xùn)練智能制造綜合實(shí)踐以及創(chuàng)新項(xiàng)目開發(fā)。學(xué)生在校期間掌握相關(guān)技能畢業(yè)后能夠更快適應(yīng)先進(jìn)制造崗位需求。本科從創(chuàng)新競(jìng)賽到工程研發(fā)本科階段連續(xù)纖維打印更多承擔(dān)創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的角色。機(jī)器人、無人機(jī)、大學(xué)生方程式賽車等競(jìng)賽項(xiàng)目對(duì)結(jié)構(gòu)件提出了更高要求。全國大學(xué)生3D打印大賽全國大學(xué)生3D打印大賽與碳索者展開合作越來越多團(tuán)隊(duì)采用連續(xù)纖維方案。同濟(jì)大學(xué)RoboMaster機(jī)甲大師團(tuán)隊(duì)利用連續(xù)纖維打印制作機(jī)器人承力結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減重35%、抗沖擊強(qiáng)度提升3倍。這類應(yīng)用說明連續(xù)纖維打印已經(jīng)成為學(xué)生進(jìn)行工程創(chuàng)新的重要工具。相比單純追求造型設(shè)計(jì)學(xué)生需要進(jìn)一步考慮材料、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系這與企業(yè)研發(fā)流程更加接近。高校從教學(xué)平臺(tái)到科研支撐在高校科研階段連續(xù)纖維打印已經(jīng)成為材料、機(jī)械、航空、智能制造等方向的重要實(shí)驗(yàn)工具。過去連續(xù)纖維科研設(shè)備價(jià)格高、采購周期長(zhǎng)限制了許多課題組的使用。碳索者三號(hào)以2萬元級(jí)定價(jià)降低科研門檻讓更多團(tuán)隊(duì)能夠配置設(shè)備開展并行實(shí)驗(yàn)。上海交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)室目前清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等高校已利用該技術(shù)開展連續(xù)纖維路徑規(guī)劃、航空輕量化結(jié)構(gòu)、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)力學(xué)等方向研究推動(dòng)相關(guān)科研探索和成果產(chǎn)出。從中學(xué)啟蒙到職業(yè)技能培養(yǎng)再到本科創(chuàng)新和高校科研連續(xù)纖維3D打印正在形成一條貫穿不同教育階段的技術(shù)培養(yǎng)鏈路。過去學(xué)生只能觀察先進(jìn)制造技術(shù)如今他們有機(jī)會(huì)真正參與其中。▍寫在最后連續(xù)纖維3D打印進(jìn)入校園改變的不只是設(shè)備價(jià)格更是先進(jìn)制造技術(shù)的觸達(dá)范圍。在阿奈索CEO劉瑞看來連續(xù)纖維打印解決的不只是3D打印長(zhǎng)期存在的強(qiáng)度問題更重要的是擴(kuò)大這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用邊界。“新技術(shù)不應(yīng)該因?yàn)閮r(jià)格門檻讓更多人的創(chuàng)意止步。”這也是碳索品牌推出的初衷讓過去主要服務(wù)于少數(shù)科研機(jī)構(gòu)和工業(yè)場(chǎng)景的制造能力走向更多企業(yè)、學(xué)校和創(chuàng)作者。從實(shí)驗(yàn)室到課堂從科研項(xiàng)目到學(xué)生作品連續(xù)纖維3D打印正在完成從高端技術(shù)到普惠工具的轉(zhuǎn)變。