IST团队成功研发CFRP单丝生产工艺，为FDM设备带来146MPa强度提升 2.8%纤维体积分数即可实现2.4倍强度飞跃，成本仅为碳纤维五分之一

巴基斯坦空间技术研究所（IST）联合阿联酋阿吉曼大学及国立科技大学（NUST）近日宣布开发出一种新型连续纤维增强聚合物（CFRP）复合材料长丝生产系统，该技术专为熔融沉积成型（FDM）3D打印工艺优化设计。此项研究通过精密控制E-玻璃纤维在聚乳酸（PLA）基体中的排列与包覆，实现了材料性能的显著提升。

实验数据显示，制得的长丝抗拉强度达到146.75MPa，相比纯PLA材料的60MPa提升了2.4倍；弹性模量为4.96GPa，较纯PLA的3.68GPa提高了1.35倍。这一突破性成果解决了标准FDM热塑性材料力学性能不足的核心问题。

研究团队研发的四模块齿轮传动系统是该技术的核心创新。该系统通过30rpm进料速度与165°C加热温度的精确配比，实现了稳定的熔融浸渍过程，所得长丝直径1.75±0.05mm，可直接适配标准FDM设备。

微观分析显示，PLA基体对纤维实现了完全包覆，材料热稳定性显著提升。值得注意的是，该系统在仅2.8%纤维体积分数下就取得了如此显著的性能改善，相比Markforged等企业采用的双通道挤出方案，避免了纤维断裂和喷头堵塞问题。

该研究特别强调了E-玻璃纤维的成本优势，其成本仅为碳纤维的1/5，同时具备非导电特性，解决了碳纤维磨损喷头和干扰电子器件的问题。研究者表示，该技术仍有进一步优化空间，提高系统冷却效率后可将纤维体积分数提升至15%以上。

此项研究成果已发表在《Scientific Reports》期刊上，相关技术已申请PCT国际专利保护。据研究人员透露，下一步研究将聚焦碳纳米管掺杂改性，以进一步提升界面结合强度。

（信息来源：3DPrintingIndustry）