硅谷先進(jìn)材料和電池技術(shù)公司Lyten推出了PA1205碳纖維長絲，使得碳纖維填充尼龍的強(qiáng)度大大提升。Lyten專注于將專有的三維碳材料商業(yè)化。

上周在高性能賽車產(chǎn)業(yè)（PRI）展上，Lyten公司推出了一種3D打印耗材，該公司表示該耗材可以重塑賽車運(yùn)動、航空航天和國防領(lǐng)域的高性能制造。

Lyten PA1205的獨(dú)特之處在于其專有的Lyten 3D石墨烯“超級材料”。與依賴短切碳纖維增強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)工程長絲不同，PA1205采用的碳結(jié)構(gòu)設(shè)計使其能夠在更小的尺度上運(yùn)行，更接近聚合物分子本身。

據(jù)萊頓稱，這種材料在強(qiáng)度和抗沖擊性方面有了顯著提高，同時解決了熔融絲制造工藝長期存在的一個弱點(diǎn)：層間粘合性差。

超越碳纖維尼龍

Lyten公司表示，其新型PA1205碳纖維長絲采用Lyten 3D石墨烯進(jìn)行增強(qiáng)（來源：Lyten）。

目前市面上大多數(shù)高性能尼龍長絲都采用短切碳纖維進(jìn)行增強(qiáng)。雖然這些纖維能有效提高剛度，但它們的作用就像嵌入塑料中的微小剛性棒。它們主要沿纖維方向增強(qiáng)部件，雖然通常能提高面內(nèi)強(qiáng)度，但卻使打印部件在Z軸方向上變得脆弱。這種權(quán)衡對于許多工程師來說并不陌生：剛度更高的部件也更脆，更容易在層間發(fā)生斷裂。

Lyten的方法截然不同。它沒有添加纖維，而是使用了石墨烯——一種由單層原子以二維蜂窩狀晶格排列而成的碳材料。石墨烯的厚度僅為一個原子，是石墨和碳納米管等其他碳材料的基本組成單元。在纖維中，這種材料形成納米級的三維碳網(wǎng)絡(luò)，分散在尼龍纖維中。這種相互連接的碳結(jié)構(gòu)并非像孤立的增強(qiáng)材料那樣發(fā)揮作用，而是像一張精細(xì)的網(wǎng)一樣編織在聚合物中。

根據(jù)該公司公布的技術(shù)數(shù)據(jù)，其實(shí)際意義在于所有打印方向上的增強(qiáng)效果更加均勻。Lyten公司報告稱，與典型的碳纖維填充PA12長絲相比，PA1205在X軸和Y軸方向上的拉伸強(qiáng)度顯著提高，在Z軸方向上（FDM部件通常強(qiáng)度最低的軸）的強(qiáng)度也有顯著提升，并且抗沖擊性也大幅提高。

材料工程師常用的一個比喻也適用于此：碳纖維尼龍就像在混凝土里添加短木棍，而萊頓的碳網(wǎng)絡(luò)則像一個連續(xù)的增強(qiáng)晶格，與所有材料都緊密接觸。萊頓表示，通過在分子尺度上而非使用離散纖維來增強(qiáng)材料，可以同時提高強(qiáng)度和韌性，而不是在兩者之間做出取舍。

專為極端環(huán)境設(shè)計

Lyten將PA1205定位為對重量、耐熱性和機(jī)械可靠性要求極高的應(yīng)用材料。該長絲的公開規(guī)格表明，其熱變形溫度高達(dá)約162°C（例如，Markforged Onyx的熱變形溫度為145°C），密度約為1.08 g/cm3（Markforged Onyx的密度為1.2 g/cm3），使其完全屬于輕質(zhì)高溫工程塑料的范疇。

值得注意的是，該公司表示，這種耗材無需專用硬件即可在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級FDM打印機(jī)上運(yùn)行。如果這一說法得到證實(shí)，將降低賽車隊(duì)和已在使用增材制造工藝的制造商采用該耗材的門檻。這種新材料的價格為150美元/公斤。

Lyten首席執(zhí)行官Dan Cook在展會上發(fā)表聲明稱：“通過利用我們的3D石墨烯超級材料，我們的PA1205實(shí)際上提高了強(qiáng)度的每一個指標(biāo)，同時又不影響可制造性?！?/span>

從賽車運(yùn)動到航空航天

Lyten Motorsports目前正在為IndyCar Experience和其他賽車系列賽提供3D打印部件（來源：Lyten）。

雖然賽車運(yùn)動是這種新型耗材最直觀的試驗(yàn)場，但Lyten公司對其更廣泛的目標(biāo)有著清晰的認(rèn)識。該公司正瞄準(zhǔn)航空航天和國防市場，在這些市場中，增材制造技術(shù)越來越多地用于制造輕量化結(jié)構(gòu)件、模具和小批量生產(chǎn)。

萊頓賽車運(yùn)動公司（Lyten Motorsports）是萊頓公司位于印第安納波利斯的子公司，專門生產(chǎn)用于賽車應(yīng)用的3D打印和復(fù)合材料部件，目前已在內(nèi)部部署了PA1205材料。萊頓表示，該材料正被用于功能性部件，但最終是否適用于安全關(guān)鍵系統(tǒng)仍需通過獨(dú)立的認(rèn)證和驗(yàn)證。

此次推出新型石墨烯絲材，正值Lyten不斷拓展其3D石墨烯平臺的應(yīng)用范圍之際。該平臺已應(yīng)用于電池、傳感器、復(fù)合材料和粘合劑等領(lǐng)域。業(yè)內(nèi)人士指出，Lyten的戰(zhàn)略體現(xiàn)了其對材料而非機(jī)器的日益重視，并將材料視為提升增材制造性能的下一個關(guān)鍵驅(qū)動力。

隨著工程師和制造商不斷推動3D打印技術(shù)深入應(yīng)用于要求嚴(yán)苛的實(shí)際場景，PA1205等材料凸顯了該行業(yè)的核心問題：新型碳纖維增強(qiáng)材料能否最終克服長期以來限制打印部件性能的機(jī)械缺陷。對于Lyten而言，PRI 2025是其迄今為止為解答這一挑戰(zhàn)所做的最明確的嘗試。

編譯整理：ALL3DP