全碳纤维增强3D打印车身——Raise3D助力南工骁鹰备战RoboMaster大赛
引言：RoboMaster机甲大师超级对抗赛是由共青团中央、深圳市人民政府联合主办的机器人赛事，侧重考察参赛队员对理工学科的综合应用与工程实践能力。赛事由一群青年工程师组成战队，对战双方需自主研发不同种类和功能的机器人，在指定的比赛场地内进行战术对抗。
今年的RoboMaster新赛季，Raise3D复志科技正式官宣成为2021年赛季的“最强黑马”、全国八强战队——哈尔滨工业大学（深圳）南工骁鹰战队的赞助商。为其提供全新的桌面级碳纤维打印机E2CF和碳纤维增强3D打印材料，以助力战队打造全碳纤维增强3D打印车身。
Raise3D E2CF
在2021年赛季，面对实力强劲的对手、胜算微弱的战局，南工骁鹰机器人队的稳定输出和精准突破，让他们 最终顺利逆转战局，击败北部区域赛冠军，最终成为官方认证的2021年赛季“最强黑马”！
在今年的新赛季，Raise3D的全新碳纤维3D打印机E2CF和碳纤维增强材料的加入，将为小鹰全面升级换装为“又黑又硬”的“碳纤维之翼”。
图 | 换装“碳纤维之翼”的南工骁鹰新赛季队服
Raise3D材料负责人金珉德博士表示：“目前大部分的RoboMaster机器人中间的塑料制件多采用PLA（聚乳酸）材料进行打印，而小鹰使用的 PET CF或者PPA CF碳纤增强材料，在材料的刚性，强度和抗冲击性上进行了一次飞跃。”
|
材料名称 |
杨氏模量 |
拉伸强度 （MPa） |
抗冲击强度 (kJ/㎡) |
|
PET CF |
5.5 |
63 |
6.2 |
|
PPA CF |
7.8 |
122 |
7.8 |
|
PLA |
2.0 |
45 |
3.1 |
一机之力
打造高性能机器人零部件
金珉德博士表示：“E2CF桌面碳纤维打印机可以生产多种复合材料，以满足机器人不同的部分对于刚性兼顾韧性的需求。比如在车辆上岛时，有些零件会受到一定的极端受力，我们可以采用PPA CF——一种碳纤维增强的高温尼龙复合材料，提供更高的材料性能。
另外在激烈的比赛过程中，机器人的装甲包覆部件可能需要直面16m/s的弹丸的冲击，我们可以采用碳纤增强的PET CF材料，其基材PET就是我们常用的可乐瓶的材料，加入碳纤维后，提高机器人装甲部件整体上限的同时，也可以适当优化设计，进行减重，提高机器人的灵活性。除此之外，其成本也相对PPA CF等碳纤增强材料要更加亲民。”
图 | PET有良好的机械性能——你很难折断饮料瓶
（图片源自网络）
高打印上限
为机器人提供军工级别装备
金博士同时表示：“E2CF的打印兼容上限相当高，除了打印碳纤维以外，还可以打印芳纶（凯芙拉®）或者玻璃纤维复合材料。根据实际小鹰的使用情况，还可以考虑使用法国进口的ABS+Kevlar®线材，以进一步增强韧性和抗冲击性。”
凯芙拉®（Kevlar® ）是美国杜邦™（DuPont）公司研制的一种芳纶纤维复合材料，具有密度低、强度高、韧性好、耐高温等特性。其强度为同等质量钢铁的5倍,但密度仅为钢铁的五分之一(凯芙拉®密度为1.45g/cm³,钢铁密度为7.85g/cm³)，具有极强的强度密度比。
由于其坚韧耐磨，经常被应用在军工领域，如用于提高坦克、装甲车的防护性能提升等。薄层板和钢板的复合材料使用，能大幅提升坦克装甲防护性的同时，还能大幅减轻重量。
E2CF和芳纶纤维复合材料的打印组合解决方案也成为目前美国多个航空和军工企业的选择。
图 | 美国M113装甲运输车，内装了凯芙拉®防爆衬层
（图片源自网络）
无缝切换
原型测试与最终件生产
据了解，哈尔滨工业大学（深圳）总共采购了十几台E2和Pro2系列3D打印机，用于研发和制作RoboMaster参赛机器人的零件。
如今，在有了碳纤版的E2CF设备后，小鹰战队可以实现无缝切换研发和最终件的生产——使用E2打印机和相对便宜的PLA材料进行样件的制作和测试，再使用E2CF制作高强度的最终零件成品，其成本效益显著优于CNC加工。
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