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Mantis Composites（美國加利福尼亞州圣路易斯奧比斯波）席執(zhí)行官Ryan Dunn表示，他和聯(lián)合創(chuàng)始人David Zilar（席運(yùn)營官）和Michael DeLay（席技術(shù)官）認(rèn)識到復(fù)合材料市場在使用輕質(zhì)碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)高度精細(xì)，高性能航空航天和國防零件方面的差距。
“在越來越大的航空航天結(jié)構(gòu)中，甚至在具有大幅面增材制造的3D打印中，也有很多工作要做，但我們意識到需要更小，高度復(fù)雜，甚至為發(fā)動機(jī)，支架或其他其他復(fù)合材料公司沒有承擔(dān)的領(lǐng)域定制零件，“他說。
Dunn，Zilar和DeLay在加州理工州立大學(xué)（California Polytechnic State University）讀書時相遇，并結(jié)合他們在復(fù)合材料、3D打印和商業(yè)方面的經(jīng)驗(yàn)和教育，開發(fā)了他們公司定制設(shè)計的五軸連續(xù)光纖3D打印機(jī)，以及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所需的商業(yè)計劃和行業(yè)聯(lián)系。
Dunn解釋說，Mantis Composites于2014年正式成立并搬進(jìn)了自己的工廠，該團(tuán)隊(duì)在2017年投入使用之前，努力優(yōu)化其技術(shù)幾年。“當(dāng)被要求衡量自己時，我們喜歡說我們已經(jīng)發(fā)展到10個人和24個機(jī)器人，”他說。
Mantis Composites的技術(shù)使用熔融長絲制造（FFF）3D打印系統(tǒng)，該系統(tǒng)本質(zhì)上需要擠出由預(yù)浸漬的連續(xù)纖維/towpreg組成的長絲。該公司還開發(fā)了自己的專業(yè)設(shè)計軟件，以建模和打印零件，并具有創(chuàng)建符合航空航天規(guī)格的詳細(xì)組件所需的精度。零件可以印刷在一系列商業(yè)材料上，盡管Dunn指出主要使用碳纖維和高溫?zé)崴苄运芰希缇勖衙淹≒EEK）。
如今，Mantis Composites運(yùn)營著三個增材制造（AM）單元，大打印量為18 x 20英寸，為每個項(xiàng)目提供定制設(shè)計/工程，打印，后處理，粘合和表面處理服務(wù)。據(jù)說光纖放置精度在±0.015英寸（±0.4毫米）公差范圍內(nèi)，經(jīng)過加工或打磨等后處理后更低。
該公司的大部分商業(yè)和研發(fā)工作仍然在用于航空航天，國防或太空應(yīng)用的相對較小，詳細(xì)，高性能組件的范圍內(nèi)，每年每個部件的數(shù)量高達(dá)數(shù)百個。“我們專注于具有高纖維體積的超耐高溫碳纖維熱塑性復(fù)合材料，”Dunn解釋說。零件經(jīng)過高度設(shè)計的強(qiáng)度，剛度和熱能力，已完成的項(xiàng)目包括飛機(jī)起落架零件，武器安裝部件，支架和變速箱外殼。
案例研究：美國空軍光束和支架
專門的設(shè)計軟件用于精確的建模和打印。此圖顯示了為美國空軍打印碳纖維/PEEK支架演示器的纖維路徑。
在2018年至2020年期間，Mantis Composites與美國空軍（USAF，華盛頓特區(qū)，美國）合作開發(fā)了用于光學(xué)太空望遠(yuǎn)鏡的演示光束和支架結(jié)構(gòu)。原始結(jié)構(gòu)包括一個安裝在管狀桁架結(jié)構(gòu)上的Invar連接器。該項(xiàng)目由美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）以及私營部門客戶資助，旨在用集成的復(fù)合材料組件取代Invar連接器，該組件減輕了重量，并表現(xiàn)出較低的CTE（熱膨脹系數(shù)），更適合太空中的熱環(huán)境。
使用連續(xù)Hexcel（美國康涅狄格州斯坦福德）IM7光纖和索爾維（美國佐治亞州阿爾法利塔）PEEK，Mantis Composites打印了該組件，然后將其粘合到桁架結(jié)構(gòu)上。“我們生產(chǎn)的是一種標(biāo)準(zhǔn)化的集成產(chǎn)品，針對空間進(jìn)行了熱優(yōu)化，”Dunn說。
后的支架是一個空心的管狀結(jié)構(gòu)，重量是原Invar零件的十分之一，熱膨脹率低八倍。
然而，該項(xiàng)目面臨的一個挑戰(zhàn)是控制纖維方向，特別是在中空管狀部件的印刷方面。終，完成的部件形狀與原來的Invar部件相似，重量僅為原來的英寸，熱膨脹率低八倍。