维度网讯，轻量化结构被视为提升资源效率与气候保护的核心技术。纤维增强塑料在保持同等性能的前提下，能够较钢材与铝材显著降低重量，从而减少交通运输的温室气体排放。然而，模具依赖及小批量生产的成本瓶颈限制了其工业推广，中小企业仍普遍采用手糊成型等手工工艺，操作人员经验对部件质量影响较大，且织物半成品通常产生高达30%的材料废料。

为突破上述局限，3D打印作为无模具制造手段，可带来与批量无关的单件成本、近净成形和稳定的部件质量。连续纤维的引入大幅提升了强度，但现有基于龙门架构的商用系统将纤维局限于平面层内，材料性能呈各向异性；纤维增强热固性树脂的打印多停留在实验室阶段，未能充分释放轻量化潜力。亚琛工业大学纺织技术研究所（ITA）正推进机器人导引的连续纤维3D打印工艺，利用机械臂在三维空间沿载荷路径铺放纤维，实现拓扑优化结构，兼顾高强度和材料效率。打印头、半成品及工艺控制系统分别针对热塑性体系和紫外光（UV）固化树脂进行开发。

聚酰胺6等热塑性塑料已广泛用于交通部件，连续纤维预浸渍半成品的制造与加工是该方向的研究重点。由于热塑性熔体黏度高，纤维浸渍和打印头中的熔融行为构成双重难题，传统抽丝方法难以适用。ITA为此探索创新的纤维涂层，以求在良好浸渍的同时维持可控刚度。另一路径聚焦UV固化树脂，其低黏度和快速固化特性有利于纤维浸渍，并可免去耗能的后固化流程。但现有纤维输送方案或导致尺寸偏差，或对树脂黏度提出苛刻要求。ITA开发了将纤维输送与树脂流动解耦的新方法，可适应多种UV树脂并精准控制纤维体积分数，相应的打印头、树脂配方和纤维半成品也正同步定制。

以自行车把手上的电脑支架为例，基于几何边界和载荷工况，团队推导出力学要求并进行拓扑优化，形成类桁架结构。在仿真验证后，根据应力矢量规划纤维铺放路径，夹紧区域采用准各向同性层压板，桁架单元则以纵向纤维取向承受轴向力。建模软件在非平面层中规划纤维路径，通过数控转换生成机器人运动代码，并加入纤维输送和切断指令。优化后的支架下部结构表明，连续纤维料带的沉积直接构建了部件几何形状。

初步试验证实，机器人导引的连续纤维3D打印在轻量化领域具备潜力，该无模具工艺为纤维增强复合材料生产提供了新路径，尤其适用于小批量和高度定制化部件的经济、可持续制造。

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