วัสดุ คอมโพสิตที่มีเรซินเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น น้ำหนักเบา และมีความแข็งแรงสูง กระบวนการขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิตที่มีอยู่ เช่น หม้อนึ่งความดัน การวางอัตโนมัติ และการม้วนเส้นใย ทำให้ต้นทุนการผลิตสูง กระบวนการผลิตซับซ้อน ปัญหาที่พบบ่อย เช่น ปัญหาง่ายๆ การกำหนดค่าชิ้นส่วน
ด้วยเหตุผลนี้ การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตวัสดุคอมโพสิตแบบบูรณาการต้นทุนต่ำแบบใหม่ จะเป็นทิศทางการพัฒนาหลัก และความท้าทายทางเทคนิคของวัสดุคอมโพสิตรุ่นต่อไป ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบคอมโพสิต ที่เสริมแรงด้วยไฟเบอร์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการผลิตวัสดุคอมโพสิตที่เกิดขึ้นใหม่ สืบทอดข้อได้เปรียบทางเทคนิคของการพิมพ์ 3 มิติแบบไร้แม่พิมพ์
กำจัดข้อจำกัดด้านแม่พิมพ์สูง ลดต้นทุนการประมวลผลของวัสดุคอมโพสิตลงอย่างมาก และตระหนักถึงส่วนประกอบที่ซับซ้อนการขึ้นรูปรวม ดังนั้น การพิมพ์ 3 มิติของวัสดุคอมโพสิตเสริมเส้นใยแบบต่อเนื่อง จึงเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ครอบคลุมสำหรับปัญหาการพัฒนาที่ต้องเผชิญ กับวัสดุคอมโพสิตขั้นสูงในขั้นตอนนี้ ซึ่งมีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ และมูลค่าการใช้งานทางวิศวกรรมที่สำคัญมาก
การพิมพ์ 3 มิติของวัสดุคอมโพสิตเสริมเส้นใยอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีนี้ ได้รับการพัฒนาอย่างสร้างสรรค์บนพื้นฐานของกระบวนการขึ้นรูป ด้วยการอัดขึ้นรูปวัสดุแบบดั้งเดิม ตามความแตกต่างของวัตถุดิบ และวิธีการพิมพ์ โดยทั่วไปแล้วจะมี 2 รูปแบบที่แตกต่างกัน การพิมพ์ 3 มิติแบบพรีเพรก เส้นใยต่อเนื่อง และเส้นใยแห้งแบบต่อเนื่องในแหล่งกำเนิด
การพิมพ์ 3 มิติแบบต่อเนื่องไฟเบอร์พรีเพรก จำเป็นต้องเตรียม ไฟเบอร์พรีเพรก ก่อน จากนั้นจึงใช้พรีเพรกสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ ตัวแทนโดยทั่วไปคือ บริษัทมาร์คฟอร์จ ในสหรัฐอเมริกา บริษัทมาร์คฟอร์จได้เปิดตัวเครื่องพิมพ์ซีรีส์มัสก์ ตั้งแต่ปี 2014 โดยใช้หัวฉีดแยกอิสระ 2 หัวเป็นหลัก โดยหัวฉีดหนึ่งจะพ่นออกมา เรซินเทอร์โมพลาสติก
เส้นใยพรีเพรกแบบต่อเนื่องอีก 2 หัวทำงานร่วมกันเพื่อวางเรซินหลอมเหลว และไฟเบอร์พรีเพรก เพื่อผลิตโครงร่างส่วนประกอบ และโครงสร้างการบรรจุภายใน และพิมพ์วัสดุคอมโพสิตไนลอนเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ความต้านทานแรงดึง และมอดุลัสสูงถึง 700 เมกะปาสคาล และ 54 องศาเซลเซียส ตามลำดับ กุญแจสำคัญในกระบวนการพิมพ์ 3 มิติของไฟเบอร์พรีเพรกแบบต่อเนื่อง คือการเตรียมไฟเบอร์พรีเพรก
พัฒนาวิธีการใช้การอัดขึ้นรูปด้วยสกรู และการทำให้ชุ่มด้วยการหลอม เพื่อเตรียมพรีเพรกพอลิแลกติคแอซิด ที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ เรซินหลอมเหลวมีความลื่นไหลภายใต้การกระทำของการหมุนสกรูแรงเฉือน การปรับปรุงในเวลาเดียวกัน สร้างแรงกดที่มากขึ้นภายใต้การบีบของสกรู และง่ายต่อการเจาะเข้าไปในกลุ่มเส้นใย เพื่อสร้างพรีเพรกด้วยส่วนต่อประสานที่ดี
เส้นใยต่อเนื่องแบบแห้ง ในแหล่งกำเนิดการพิมพ์ 3 มิติ ความแตกต่างที่ใหญ่ที่สุด จากการพิมพ์เส้นใยแบบพรีเพรก คือเส้นใยแบบต่อเนื่องใช้เส้นใยแบบแห้งโดยตรง เส้นใยและเรซินจะถูกป้อนเข้าสู่หัวพิมพ์ 3 มิติเดียวกันในเวลาเดียวกัน ระหว่างกระบวนการพิมพ์ และเรซินจะหลอมละลายภายใต้ความร้อน เมื่อผสมกับเส้นใยแล้ว วัสดุ คอมโพสิตจะถูกอัดขึ้นรูปเป็นชั้นๆ เพื่อสร้างชิ้นส่วน 3 มิติ
ในปี 2014 ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัยซีอานเจียวทง ได้เป็นผู้นำในการเสนอหลักการทางเทคนิคของการพิมพ์ 3 มิติแบบการทำให้ชุ่มแบบในแหล่งกำเนิด ของวัสดุผสมเส้นใยต่อเนื่อง โดยใช้เส้นใยแห้ง และเส้นใยเรซินเทอร์โมพลาสติกเป็นวัตถุดิบ และประสบความสำเร็จในการพิมพ์ วัสดุคอมโพสิตระบบเบรกป้องกันล้อล็อก เสริมใยคาร์บอนอย่างต่อเนื่อง
เมื่อเนื้อหามีประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ ความต้านทานแรงดึง และมอดุลัสจะสูงถึง 147 เมกะปาสคาล และ 4.185 องศาเซลเซียส ตามลำดับ ซึ่งมีค่าประมาณ 5 เท่า และ 2 เท่าของตัวอย่าง ระบบเบรกป้องกันล้อล็อกบริสุทธิ์ ในปี พ.ศ. 2558 มัตสึซากิ แห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียว
บริษัทอื่นๆ ได้พัฒนากระบวนการการทำให้ชุ่มแบบในแหล่งกำเนิด เพื่อให้พิมพ์วัสดุคอมโพสิตพอลิแลกติคแอซิด ที่เสริมด้วยเส้นใยคาร์บอนอย่างต่อเนื่อง เมื่อปริมาณเส้นใยเท่ากับ 6.6 เปอร์เซ็นต์ ความต้านทานแรงดึง และมอดุลัสจะสูงถึง 200 เมกะปาสคาล และ 20 องศาเซลเซียส ตามลำดับ
นานาสาระ : ออกซิเจน อธิบายเกี่ยวกับการวัดลมหายใจคนเมืองเพื่อช่วยในการหายใจ
