无人机框架 10 分钟造完！美国 CarbonForm 用 3DFiT 技术颠覆复合材料制造：减重 93%、成本砍 90%

当无人机朝着 “更轻、更强、更快量产” 的方向狂奔，传统复合材料制造却卡在 “效率低、成本高、厚向性能弱” 的瓶颈里。如今，美国特拉华大学衍生企业 CarbonForm 用一项专利技术打破困局 —— 其 3D Fiber Tethering（3DFiT，3D 纤维束缚）工艺，既保留连续纤维复合材料的高强度，又兼具增材制造的自动化优势，不仅让航空支架减重 93%，还能 10 分钟造好无人机框架，甚至在野外 30 分钟组装出可飞行的整机。 3DFiT 技术：破解复合材料制造的 “两难困境”传统复合材料制造总面临 “性能” 与 “效率” 的矛盾：连续纤维热固性材料力学性能强，但依赖模具、生产周期长；3D 打印自动化程度高，却难以避免层合板在厚度方向的性能短板。CarbonForm 的 3DFiT 技术，正是为解决这一矛盾而生。 这项在美能源部 ARPA-E OPEN’21 项目支持下诞生的工艺，核心逻辑是 “纤维精准束缚 + 一体成型”。整个流程由自主软件平台主导：先通过拓扑优化确定最优载荷路径，再规划纤维取向与沉积路径；随后机械臂搭载特制打印头，用原位浸渍技术挤出干燥连续纤维，将其 “钩挂” 在带锚点的支架上 —— 纤维可在锚点处灵活转向，无需依赖模具就能构建复杂结构。 更关键的是技术的 “兼容性” 与 “可持续性”：它不绑定特定材料，开源连续纤维、各类树脂都能适配，且能实现高纤维体积分数（FVF），保证部件强度；固化完成后，支架可拆除重复使用，既降低成本又减少浪费。目前，这项技术已凭其创新性获 2025 年 CAMX 复合材料卓越奖（ACE）提名，成为行业关注的焦点。航空支架实测：35 分钟造完，性能反超钛合金技术的硬实力，需要实际应用数据来验证。CarbonForm 以 GE 航空航天的钛合金喷气发动机支架为原型，用 3DFiT 技术完成了一次 “降维打击”。 团队先通过拓扑优化锁定最高效的载荷路径，再让纤维精准沿路径排列，最终用 50K 碳纤维丝束与环氧树脂浸渍成型。结果令人惊艳：效率飙升传统钛合金支架制造需复杂机加工，而 3DFiT 技术仅用 35 分钟就完成整个部件；性能反超复合材料支架拉伸载荷耐受度达 45 千牛（kN），比原钛合金设计的 36 千牛高出 25%；成本大降单件制造成本从 5000 美元砍至 500 美元，降幅 90%；极致减重重量仅 0.13 千克，较原 2 千克的金属版本减重约 93%—— 对航空航天领域而言，每克减重都意味着油耗降低与航程增加。无人机市场破局：10 分钟造框架，野外 30 分钟组整机在航空领域验证技术后，CarbonForm 将首个商业化目标锁定在需求爆发的无人机市场，直击现有无人机框架的三大痛点：金属材质重、传统复合材料生产慢、厚向性能弱。 其开发的碳纤维复合材料无人机框架，用 3DFiT 技术实现 “快、轻、强” 三重突破：单件制造时间仅 10 分钟，比传统铺层工艺缩短数小时；飞行续航较同类多材料设计提升 15%-20%，源于极致轻量化；抗坠毁性能更是亮眼 —— 在 15 米高度多次跌落测试中，框架、电子设备、电池和电机均无可见损伤。更贴心的是无接缝一体设计，无需拆卸即可携带，特别适合搭载相机的小型无人机作业。 针对军事侦察、野外救援等 “即时制造” 场景，CarbonForm 还推出了 3DFiT 技术的便携式手动版本：用户用简易木质支架手动缠绕纤维，配合便携式树脂浸渍装置与紫外光固化树脂，在阳光下 10 分钟就能固化玻璃纤维框架；后续用螺母螺栓装电机、螺旋桨，磁吸安装预组装电子设备和电池，全程不到 30 分钟即可造出能飞行的无人机 —— 这意味着在没有工厂的野外，也能快速补充无人机装备。未来：从自行车到月球栖息地，不止于无人机尽管当前重心在无人机市场，但 3DFiT 技术的应用边界远不止于此。其设计初衷就是替代 “高载荷、高应力场景下的小型复杂金属部件”，未来有望渗透更多领域： 交通领域制造更轻更强的自行车车架、汽车 B 柱，助力交通工具轻量化；航空航天拓展至卫星部件、航天器结构件，进一步减重降本；极端环境开发月球栖息地防护罩 —— 连续纤维复合材料的耐辐射、抗温差特性，能适应月球表面的恶劣环境。 从实验室的技术突破，到航空支架的性能反超，再到无人机市场的商业化落地，CarbonForm 用 3DFiT 技术证明：复合材料制造不必在 “性能” 与 “效率” 间妥协。当这项技术从无人机拓展到更多领域，或许会重新定义 “复杂结构件” 的制造逻辑。