德国航空航天中心DLR发布EmpowerAX，开创工业级连续纤维3D打印全球平台

德国航空航天中心（DLR）在从空间发射器、飞机到数字技术、下一代出行等领域引领创新。复合材料方面，其推进了热塑性复合焊接、初级航空结构液体树脂浸润、Composites 4.0智能生产系统等广泛技术。

如今，DLR复合结构与自适应系统研究所（德国不伦瑞克）旨在通过建立面向需求、跨行业、全球化的技术用户与提供商平台EmpowerAX，助力连续纤维复合材料3D打印工业化。

DLR在ITHEC 2020探讨EmpowerAX，笔者后续采访DLR的Xenia Stumpf与Maik Titze，分享所获信息。

为何选择增材挤出？

“我们开发热塑性树脂纤维浸渍技术，追求更工业化、成本效益的生产，”DLR复合结构与自适应系统研究所增材制造负责人Maik Titze解释，“含自研工业打印头、材料工艺分析测试方法开发。”他指出，连续纤维增材挤出不只提升强刚度，还能集成传感与电气功能。增材挤出融合热塑性与连续纤维，创造多功能结构，规避高昂模具成本、提升生产效率、赋能新设计。

“增材制造不会取代所有常规复材工艺，”Titze承认，“但可结合自动铺纤（AFP）、绕丝成型等工艺，提供新解决方案与价值。因专注连续纤维3D打印，EmpowerAX聚焦度高，能达高水平成果。但平台技术中立，不推特定技术。”

全球多元化平台

“目前难判断哪技术适配你的应用、需如何适配工业环境，”Titze续称，“目标审视可用技术谱系（含提供方与用户），建立跨市场领域（航天、汽车、医疗、工业等）多元化平台。EmpowerAX赋能中立技术评估，与产业共同开发标准化与合格评定措施，降低技术使用门槛。非制定新规范，而是就如何技术评估、用何性能指标达成共识。”

EmpowerAX会员制自愿、全球化、英文工作语言。现逾30成员，含技术提供方与大型用户。“内部资助每年最多6名员工维护平台，”Titze说，“成员同意合作基础：信息仅在成员间共享，不公开。目前免费，但仅接受已涉足连续纤维增材挤出的组织。2021年5月后扩大招募。唯一另一要求：愿分享信息、贡献力量，拒绝被动会员。”

技术筛选阶段

Titze称，旨在不仅向已用复材行业转移技术，更以EmpowerAX赋能扩大复材市场与应用。“如医疗行业，有何特殊要求？如何满足？如何确保工业生产环境下的质量？”

为答此问，EmpowerAX提分阶段法（见上图）。“第一阶段技术筛选，”Titze说，“若你作为潜在用户想知技术是否适配应用，我们看几何限制、产量、部件/功能集成需求等。全员预设约15参数（如比强度、比刚度），预判不同技术对你应用的适配性。故与材料/技术提供方合作预先获取标准参数数据评估。如10种可用方案，此阶段可筛至3种，进而评估数据对比。”

下一阶段评估特定需求。如轨道/航空内饰应用，需阻燃烟毒（FST）参数。“此后，”Titze说，“定义各技术适配你应用所需定制化及工作量。”

目标量化入围技术在技术可行性、技术转移工时/成本上的表现。“走完评估阶段，你易理解各技术落地应用所需步骤，”Titze解释，“对技术提供方，加速新市场技术转移、降投入精力，识别契合其优势的真实商业案例。”

标准化与合格评定

EmpowerAX愿景另一关键是推进增材挤出技术标准化与合格评定成熟化。“已研究现有标准（ASTM、ISO、VDI德标）哪些适用，”Titze称（见上方动图），“审视标准测试：什么有效、无效、需修改。这工作多数公司愿避之不及——繁琐、耗时、贵。行业若各自重复则低效。我们旨在广泛工业输入与透明度下，加速标准成熟。”

“若将特定增材挤出技术与其他工序结合，需集成实施质保标准，”Titze指出，“含无损检测（NDT）、传感器、软件。已着手编制可能缺陷与工艺偏差目录。如何预防检测？发生如何补救？进而构建NDT与过程监测选项数据库。”

EmpowerAX时间线

“首要目标提供当前工业可用框架，”Titze说，“暂不进一步拓宽技术谱系，而是展示现有技术与用法。相信系统性测试评估本身带来改进。展示现有技术可能性亦有益。识别障碍后可讨论攻克路径，进一步改进成熟技术。”

“增材挤出或为复材新入者比高压釜/树脂浸润工艺更易入门路径，”Titze注，“也更契合工业化产出。EmpowerAX亦关注工业应用，解决至今阻碍增材挤出复材应用的障碍。如当前短板含工艺重复性与稳定性。技术推向市场较快，有领域未达广泛应用成熟度。这就是我们在做的事：展示能做什么、需做什么，协同完成，推进技术与工业成功应用双进步。”

更多信息见.de