从实验室到家庭：2024年8款最佳碳纤维3D打印机推荐
导读：碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，被广泛应用于航空航天、工业制造、汽车生产、高端医疗等领域。
目前，在3D打印中常用的碳纤维可分为短切碳纤维和连续碳纤维两种。
短切碳纤维：含有碳纤维颗粒的线材，无论是尼龙碳纤维、PEEK碳纤维，还是与碳纤维结合的其他基础聚合物，都是通过熔融沉积（FDM/FFF）的方式挤压成型。挤出机产生的热量使材料变得柔韧，并使嵌入的碳纤维在打印方向上对齐，从而使最终打印件具有强度和刚度。不同品牌的碳纤维线材所含的碳钎维百分比不一样，但通常碳纤维含量在20%左右。
连续碳纤维：与使用微观短切纤维来增强传统的热塑性塑料不同，连续碳纤维（CCF）使用双挤出喷嘴，一个铺设一层连续的碳纤维，而另一个铺设一层基体材料。这种方法制造的零件比使用短切纤维更坚固，并提供更一致的负载分布。与此同时，另一个版本是复合纤维共挤（CFC）技术，其中塑料材料和连续纤维在挤出机内混合在一起。
与PLA等易于打印的材料相比，碳纤维增强材料需要更高的挤出温度，通常在260°C或更高。同时，这种材料对喷嘴的要求也更为苛刻。由于碳纤维易于磨损打印机的黄铜喷嘴，并且更容易导致堵塞，因此通常建议使用硬质钢等材质的喷嘴。为了防止堵塞，还建议使用直径较大的喷嘴（0.5毫米或以上）。
接下来，让我们一起看看2024年最值得推荐的8款桌面型碳纤维3D打印机有哪些，它们将按照价格从低到高进行排序。
Bambu Lab X1E
产品尺寸：389x389x457mm
构建体积：256x256x256mm
使用技术：FDM/FFF
喷头最高温度：320°C
平台最高温度：110°C
设备售价：16999元
2023年10月，拓竹推出了针对企业用户和工程应用设计的高速3D打印机：Bambu Lab X1E。这款新型3D打印机在功能上相比之前的X1-Carbon有了显著的进步。新产品加强了网络安全功能，支持WPA2-企业级安全协议和以太网有线连接。X1E还专门针对办公环境进行了改进，配备了高效的空气过滤系统，并且有主动腔体加热（可达60℃）和高温喷嘴（可达320℃），能够打印更广泛的工程级材料，例如PPS、PPS-CF（碳纤维增强PPS）和PPA-CF（碳纤维增强PPA）。
Bambu Lab X1E搭载了AMS智能自动供料系统，具备自动续料的能力，极大提高了打印效率。结合人工智能算法，通过激光雷达和摄像头监控打印过程，尤其是首层打印质量和表面处理，能够在检测到潜在错误时自动暂停打印，有效避免打印失败。此外，拓竹系列机器所具备的振动补偿和挤出补偿等功能，X1E同样支持。
Raise3D E2CF
产品尺寸：607x596x465mm
构建体积：单喷头330x240x240 mm；双喷头295x240x240mm
使用技术：FDM/FFF
喷头最高温度：330°C
平台最高温度：110°C
设备售价：29999元
E2CF是由Raise3D复志科技针对碳纤维增强材料等复合材料专门研发的桌面型3D打印机。它具备稳定的框架设计、较大的打印尺寸、独立双喷头的IDEX系统、柔性打印床、HEPA空气过滤系统和内置摄像头等特点，是一款用户友好型专业3D打印机。除了支持PA12 CF等原厂材料外，同时兼容巴斯夫、雷孚斯、捷普等多种以尼龙碳纤维、PETG为基材的短纤维复合增强材料。
为了应对碳纤维材料在打印过程中可能遇到的堵头和喷嘴磨损问题，E2CF配备了更耐用的碳化硅（SiC）喷嘴。其专门设计的双齿轮挤出系统拥有更强大的推力，使得打印过程更加迅速且平滑。考虑到尼龙碳纤维材料的高吸湿性，E2CF配备了两个干燥箱，能够长时间维持材料的低湿度状态，确保打印过程的稳定性。此外，通过配合可进行远程管理的RaiseCloud软件，能够实现全天候的小批量生产。
UltiMaker Method X Carbon Fiber
产品尺寸：437x413x649mm
构建体积：单喷头190x190x196mm；双喷头152x190x196mm
使用技术：FDM/FFF
喷头最高温度：300°C
腔室最高温度：110°C
设备售价：$6000
Method X Carbon Fiber是MakerBot推出的旗舰级3D打印机，后来由于MakerBot与Ultimaker的合并，该设备成为了新公司UltiMaker的一部分。这是一款全封闭式的专业3D打印机，配备了三个可互换的挤出机，支持打印碳纤维增强尼龙(PA12)、碳纤维增强ABS和不锈钢316L材料。
UltiMaker Method X Carbon Fiber采用了循环加热腔体和超刚性金属框架等工业级技术，加热腔体最高温度可达110°C。其热调节系统能够均匀加热并控制打印环境，从而使打印零件在z轴方向的强度提高2倍，精度提高2倍。配备的高性能双喷头挤出系统可以单独使用一个喷头来打印可溶性支撑材料，确保复杂模型的打印精度。
UltiMaker S7
产品尺寸：495 x 457 x 520mm
构建体积：330×240×300
使用技术：FDM/FFF
喷头最高温度：280°C
平台最高温度：140°C
设备售价：$8400
自从MakerBot与Ultimaker合并成立UltiMaker公司后，他们在去年1月份发布了第一款3D打印机：UltiMaker S7，并于7月份推出了S7的碳纤维扩展套件。这款打印机是S5的改良版，新增了许多功能。比如，引入了全新的构建平台、集成滤净系统、带传感器的升级打印头、改进的监控摄像头，以及采用了进阶的自动平台校正技术。与S5相比，S7最明显的区别在于从双门设计变为单门设计，并采用了玻璃材质。
UltiMaker S7的碳纤维新套件包含两个黑色的UltiMaker PET CF线轴以及一个蓝色和一个灰色线轴。此外，套件中还包括一个0.4毫米的Print Core CC和一个0.6毫米的Print Core CC。与UltiMaker Cura软件无缝集成，用户可以轻松一键完成模型的切片和打印。除了新型的PET碳纤维材料，UltiMaker S7还支持ABS碳纤维和尼龙碳纤维材料。
Flashforge Creator 4-S（金刚狼4-S）
产品尺寸：840x675x1000mm
单喷线：400x350x500mm；双喷头：350x350x500mm
使用技术：FDM/FFF
喷头最高温度：360°C
腔体最高温度：65°C
设备售价：$13000
金刚狼4是一种多功能、灵活且高性能的工业级3D打印机。它配备了三种类型的喷头，Creator 4-S型号搭载了Extruder HS挤出头，其温度可高达360℃，可打印碳纤维复合材料耗材。Creator 4-S具有400*350*500mm的打印幅面，能够满足绝大多数零件的打印需求。
与Raise3D E2CF相似，Creator 4-S采用IDEX技术，使得用户可以同时独立地使用两个打印头，从而实现3D打印机打印量的翻倍。此外，Creator 4-S还配备了智能材料管理系统，搭配耗材烘干箱，能够保证耗材的稳定使用。此外，它还兼容PA-CF、PET-CF、PP-CF等多种耗材，同时，这些材料已经获得了LEHVOSS德国实验室的认证。
Markforged Mark Two
产品尺寸：584x330x355mm
构建体积：320x132x154mm
使用技术：CCF/FDM
可用纤维：碳纤维、玻璃纤维、芳酰胺纤维（芳纶®）、HSHT 高温高强度玻纤
可用塑料：Onyx、Nylon White、Precise PLA、Smooth TPU 95
设备售价：$18500
Mark Two是Markforged推出的一款高级碳纤维复合材料3D打印机，使用了公司自主研发的连续纤维增强（CFR）3D打印技术。该3D打印机装备有两个挤出机，一个用于挤出Onyx™（含短碳纤维的尼龙材料），另一个则用于以连续的碳纤维、凯夫拉或玻璃纤维来增强Onyx。这种连续碳纤维增强的制造工艺能够生产出既具有高强度又兼备多功能性的最终产品零件。
为了进一步简化生产流程，Markforged还开发了Eiger软件，该软件使用户能够导入并切片专为高强度3D打印优化的设计。最近，该软件更新了一个新功能——“Performance Advisor”，该功能可以自动对3D打印件文件进行强度分析，极大地提高了打印效率和产品质量。除了Mark Two，Markforged还生产了其他更先进、打印尺寸更大的连续碳纤维3D打印机，如X7、FX10等。
Anisoprint Composer A3
构建体积：460x297x210mm
使用技术：CFC/FDM
喷头最高温度：270°
腔体最高温度：120°
设备售价：$30000
Anisoprint（阿奈索）的Composer A3采用了复合纤维共挤3D打印技术（CFC），这项技术涉及到先对干纤维进行预浸润处理，然后在3D打印过程中将连续碳纤维层层铺设进打印件中。这种方法与传统使用短碳纤维的3D打印技术相比，能够显著提升打印件的强度，确保打印件具有低孔隙率、纤维与聚合物间良好的粘合性以及优异的机械性能。
不同于Markforged的技术，Anisoprint支持第三方材料，允许用户将连续碳纤维嵌入到自己选择的聚合物线材中，这些材料可以是PLA、PETG、PA和PC等。Anisoprint的切片软件Aura进一步提供了高度的自定义性，允许用户精确选择在哪些区域放置碳纤维以及哪些区域不放置，这使得打印过程和最终产品的性能得到了优化。
Stratasys F190CR
产品尺寸：1626x864x711mm
构建体积：305x254x305mm
使用技术：FDM/FFF
喷头最高温度：未知
腔体最高温度：未知
设备售价：$45000
F190CR及其更大版本F370CR 3D打印机在Stratasys的F123系列中首次引入了碳纤维增强尼龙材料。这些打印机使用ABS-CF10和Nylon-CF10复合材料进行打印，它们都含有短碳纤维，用以增强产品的强度和刚度。此外，它们还配备了可重复使用的构建托盘、内置摄像头以便于远程监控，以及7英寸的全彩触摸屏，提高了用户的操作便利性。
F190CR集成了GrabCAD打印软件，这是一款旨在简化从CAD设计到最终打印产品的工作流程的软件。对于那些希望能够更精细地控制打印选项的用户，F370CR还提供了Stratasys的Insight软件。该软件的MTConnect功能能够便捷地将打印机与连接的工厂车间集成在一起，使用户能够收集、分析并展示机器数据，比如打印作业的设置，进而优化生产流程和提高效率。
在本文中，我们为大家推荐了8款桌面型碳纤维3D打印机，每一款都有其独特之处。对于有相关需求的公司而言，购买一台碳纤维3D打印机无疑是一项明智的投资。它不仅可以帮助公司缩短产品研发周期，还能降低生产成本，从而有效提升企业的竞争力。