伯明翰大学的研究人员开发出了一种全新的3D打印方法，能够制造几何形状复杂的连续碳纤维增强陶瓷基复合材料（CMCs）。这类材料长期以来被认为通过传统方式制造既困难又昂贵。

这项研究由该校冶金与材料学院的Daorong Ye和Jon Binner共同完成，成果已发表在《npj Advanced Manufacturing》上。研究聚焦于连续碳纤维增强碳化硅（Cf-SiC）陶瓷基复合材料。

此类材料能够耐受高度腐蚀性环境和极端温度，非常适合航空航天、核能和汽车应用。然而，传统的制造工艺一直受到高成本、纤维铺设灵活性有限以及制造和加工过程中易产生缺陷的限制，这些缺陷制约了几何自由度。

伯明翰的方法在打印过程中将连续碳纤维与SiC基体的沉积同步嵌入。打印完成后，生坯经过聚合物脱脂，再烧结成最终的陶瓷基复合材料。关键在于，这一方法还允许在单个零件内实现可变纤维增强结构——传统制造路线无法轻易提供这种能力。

对于增材制造行业而言，其意义在于3D打印实现了传统方法无法做到的事情：近净成形制造几何形状复杂的陶瓷基复合材料零件，并能够逐层定制纤维取向。这种对定向力学性能的控制程度，对于在严苛热载荷和结构载荷下运行的部件具有直接相关性。

基于SiC的陶瓷基复合材料已在航空航天和核能领域得到应用，因为它们能在极端条件下保持力学完整性。通过打印路线生产具有连续纤维增强（而非增材制造方法中典型的短纤维或颗粒增强）的此类复合材料，代表着在为工程师处理这类材料时扩展设计与生产选择方面迈出了有意义的一步。