近日，一项发表在国际顶级学术期刊上的研究成果在复合材料增材制造领域引发了强烈震动。研究团队成功开发了一种基于原位光热转换原理的快速增材制造技术，能够将碳纤维增强热固性复合材料的制造周期从传统工艺所需的6小时大幅压缩至仅需100秒，实现了数量级的效率跃升，为高性能复合材料的快速成型开辟了一条全新路径。
这项技术的核心创新在于巧妙利用了碳纤维本身的光热转换特性。传统热固性复合材料的成型通常需要将整个制件放入高温烘箱中长时间加热固化，耗能巨大且效率低下。而新方法采用了一种热响应性二环戊二烯树脂作为基体材料，配合低功率蓝色激光作为能量源。当激光照射到碳纤维表面时，碳纤维能够在极短时间内——仅约200毫秒——高效吸收光能并将其转化为热能，使局部温度迅速攀升至220至240摄氏度，从而引发周围树脂的瞬间聚合固化。
这种“即打即固化”的机制彻底改变了传统复合材料层层铺设、整体加热的制造范式。研究数据显示，该系统的打印速度最高可达每分钟1.5米，远超现有大多数复合材料增材制造工艺。更为关键的是，打印所得的连续纤维复合材料中，纤维体积分数可高达70%，这一数值已接近甚至达到航空级复合材料的指标要求，同时孔隙率被控制在极低的0至1.5%范围内，充分保证了制件的致密性和力学可靠性。
在能耗方面，该技术展现出压倒性优势。以双层复合支架为例，仅需100秒即可完成打印成型，其能耗仅为传统烘箱固化工艺的百分之一。这一突破意味着复合材料制造过程有望摆脱对大型加热设备的依赖，大幅降低生产成本和能源消耗，对推动复合材料在更广泛领域的应用具有深远意义。
该技术的另一大亮点在于其卓越的空间自由度。系统不仅可以在固体表面上进行打印，还能够在空中自由成型，实现了真正的三维空间自由制造。研究团队展示了在不同表面之间连续打印长达1.8米结构的实例，这表明该技术完全具备制造大尺寸、连续跨空间复合材料构件的潜力。同时，打印件的玻璃化转变温度约为160摄氏度，保证了成品在较高温度环境下的尺寸稳定性和使用可靠性。
从应用前景来看，这项技术有望在航空航天、汽车轻量化、建筑结构增强以及消费电子等领域发挥重要作用。传统复合材料制造周期长、成本高、模具依赖性强的痛点，在这一技术面前有望得到根本性解决。特别是在需要快速原型验证或小批量定制化生产的场景中，原位光热打印技术将展现出无可比拟的优势。
此外，研究团队还验证了该技术对芳纶纤维等其他高性能纤维的适用性，这意味着其材料选择范围并不局限于碳纤维，未来可拓展至更多纤维增强复合材料的快速制造。随着该技术的进一步成熟和工程化推广，复合材料增材制造领域或将迎来一场真正的效率革命。对于持续关注行业前沿技术动态的专业人士而言，复材云集平台无疑是获取此类一手技术资讯的优选渠道。
