連續(xù)纖維注射工藝（CFIP）技術(shù)將顛覆復(fù)合材料的加工方式。該工藝是一種制造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的新方法，其基礎(chǔ)是將連續(xù)纖維注入部件內(nèi)部，而不是將其置于表面或拉過模具。

目前用于加工連續(xù)纖維的復(fù)合材料制造方法主要基于以下兩個概念：

• 將纖維逐層放置在表面上，包括各種技術(shù)，如導(dǎo)流、RTM、壓模、高壓釜、纏繞甚至 3D 打印；

• 將纖維拉過模具，如拉擠工藝。

這些工藝適用于制造殼狀結(jié)構(gòu)或型材。CFIP 以全新的制造理念為基礎(chǔ)，可以用連續(xù)纖維增強材料高效制造高度優(yōu)化的三維類結(jié)構(gòu)。第一步是設(shè)計和制造帶有管狀空腔的零件。然后，將連續(xù)纖維與液態(tài)樹脂同時注入管狀空腔內(nèi)，當(dāng)樹脂固化時，最終的復(fù)合材料部件就制成了。該技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)受多項專利保護。三維打印技術(shù)可用于制造帶有管狀空腔的部件，這些管狀空腔在各個方向上都有復(fù)雜的軌跡。當(dāng)與三維打印技術(shù)相結(jié)合時，CFIP 為連續(xù)纖維在最合適的方向上的排列帶來了最大的自由度，因此無論加載點和固定點位于何處，都可以直接連接，而無需額外的層。

關(guān)鍵原則

加壓樹脂產(chǎn)生的氣流可幫助連續(xù)纖維沿管狀空腔移動并起到潤滑作用。纖維還受到機械推動。纖維在加工過程中經(jīng)過特殊處理。可使用碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維和其他類型的纖維，CFIP 與熱塑性樹脂、熱固性樹脂和生物基樹脂兼容性良好。

CFIP 是一種無模技術(shù)，可用于加固使用任何制造技術(shù)和材料制造的部件。這包括用于加工聚酰胺、TPU 或 PEEK 等聚合物、鋁或鈦合金等金屬以及陶瓷材料的傳統(tǒng)技術(shù)和 3D 打印技術(shù)。在制造尺寸方面，CFIP 與大尺寸三維打印技術(shù)兼容。

CFIP 還可用于整體連接不同部件，通過注入連續(xù)纖維，實現(xiàn)端到端的纖維連續(xù)性，從而實現(xiàn)超高的連接性能。這種獨特的能力使高效制造多材料、多工藝結(jié)構(gòu)成為可能。根據(jù)機械要求以及成本和生產(chǎn)目標(biāo)，在正確的位置使用正確的材料和工藝（圖 1）。

CFIP 和可持續(xù)性

與傳統(tǒng)的復(fù)合材料制造方法相比，CFIP可以提高材料利用效率。通過只在需要的地方精確注入纖維，它可以減少浪費，降低材料成本，尤其是在使用碳纖維等昂貴纖維時。當(dāng)與三維打印技術(shù)相結(jié)合時，CFIP 可大幅提高買飛比，尤其是與通過減材制造方法制造的部件相比。

輕量化的部件可以在結(jié)構(gòu)的生命周期內(nèi)節(jié)約大量能源，尤其是在運輸應(yīng)用中，有助于降低碳排放量。作為一項專注于減輕重量的技術(shù)，CFIP 在降低航空航天和陸地車輛的燃料消耗方面發(fā)揮著重要作用。CFIP工藝生產(chǎn)的零部件，通過降低燃料使用成本，減少排放到大氣中的污染物，有助于實現(xiàn)更清潔的環(huán)境。

圖2 由 6 種不同的 3D 打印木基生物聚合物部件制成的橫梁，通過 CFIP 使用連續(xù)碳纖維和生物基樹脂進行加固和整體連接

此外，CFIP 與有助于減少部件碳足跡的材料兼容，包括生物基樹脂或熱塑性樹脂以及亞麻等天然纖維（圖 2）。關(guān)于可回收性，在使用壽命結(jié)束時，可根據(jù)具體的材料組合，通過各種方法將原材料和注塑加固材料分離。分離后，每種材料都可以使用最先進的方法進行回收，從而進一步提高這種方法的可持續(xù)性。