自2014年以來，Mantis Composites已經建立了其客戶和研發能力，專門用于高度工程化的航空航天和國防零件的設計，打印和后處理。
Mantis Composites開發了其基于連續纖維，熔絲制造（FFF）的3D打印技術，為航空航天和國防工業提供了用于飛機和其他車輛的小型，復雜，高度定制，高性能組件的選擇。今天，Mantis Composites繼續通過空間組件和陶瓷基復合材料（CMC）的研發進一步推動這一挑戰。圖片來源，所有圖片：Mantis Composites

Mantis Composites（美國加利福尼亞州圣路易斯奧比斯波）席執行官Ryan Dunn表示，他和聯合創始人David Zilar（席運營官）和Michael DeLay（席技術官）認識到復合材料市場在使用輕質碳纖維復合材料生產高度精細，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構中，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，高度復雜，甚至為發動機，支架或其他其他復合材料公司沒有承擔的領域定制零件，“他說。
 
Dunn，Zilar和DeLay在加州理工州立大學（California Polytechnic State University）讀書時相遇，并結合他們在復合材料、3D打印和商業方面的經驗和教育，開發了他們公司定制設計的五軸連續光纖3D打印機，以及實現目標所需的商業計劃和行業聯系。

Dunn解釋說，Mantis Composites于2014年正式成立并搬進了自己的工廠，該團隊在2017年投入使用之前，努力優化其技術幾年。“當被要求衡量自己時，我們喜歡說我們已經發展到10個人和24個機器人，”他說。

Mantis Composites的技術使用熔融長絲制造（FFF）3D打印系統，該系統本質上需要擠出由預浸漬的連續纖維/towpreg組成的長絲。該公司還開發了自己的專業設計軟件，以建模和打印零件，并具有創建符合航空航天規格的詳細組件所需的精度。零件可以印刷在一系列商業材料上，盡管Dunn指出主要使用碳纖維和高溫熱塑性塑料，如聚醚醚酮（PEEK）。

如今，Mantis Composites運營著三個增材制造（AM）單元，大打印量為18 x 20英寸，為每個項目提供定制設計/工程，打印，后處理，粘合和表面處理服務。據說光纖放置精度在±0.015英寸（±0.4毫米）公差范圍內，經過加工或打磨等后處理后更低。

該公司的大部分商業和研發工作仍然在用于航空航天，國防或太空應用的相對較小，詳細，高性能組件的范圍內，每年每個部件的數量高達數百個。“我們專注于具有高纖維體積的超耐高溫碳纖維熱塑性復合材料，”Dunn解釋說。零件經過高度設計的強度，剛度和熱能力，已完成的項目包括飛機起落架零件，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

在2018年至2020年期間，Mantis Composites與美國空軍（USAF，華盛頓特區，美國）合作開發了用于光學太空望遠鏡的演示光束和支架結構。原始結構包括一個安裝在管狀桁架結構上的Invar連接器。該項目由美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）以及私營部門客戶資助，旨在用集成的復合材料組件取代Invar連接器，該組件減輕了重量，并表現出較低的CTE（熱膨脹系數），更適合太空中的熱環境。

使用連續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構上。“我們生產的是一種標準化的集成產品，針對空間進行了熱優化，”Dunn說。

然而，該項目面臨的一個挑戰是控制纖維方向，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。