这项技术代表了当前多材料增材制造的前沿水平，相关成果曾发表在《Science》《Nature》等顶级期刊。多轴工具：可能指多自由度机械臂或动态打印平台，突破传统层叠式3D打印的限制，实现复杂结构的自由成型。纤维增强3D打印：通过嵌入连续纤维（如碳纤维、石墨烯）增强打印件的机械强度，适用于航空航天、汽车等高需求领域。
弗吉尼亚理工大学机械工程系的研究团队开发了一种用于多轴3D打印的连续纤维增强（CFR）沉积工具，该技术显著提升了复合材料结构的机械性能16。这项由Kieran D. Beaumont、Joseph R. Kubalak和Christopher B. Williams主导的研究发表在《Springer Nature》期刊，实验数据显示其最大负载能力比传统平面短碳纤维（SCF）3D打印方法提高了820%。
该沉积工具整合了三大核心功能：
可靠的纤维切断与续料系统
原位纤维体积分数控制技术
支持复杂多轴路径的纤薄防撞结构
技术突破要点：
运动控制方面：
在移动过程中实现连续纤维的精确切断与续料，避免材料撕裂或打印失败
通过调节聚合物挤出速率实现纤维体积分数的实时控制
纤薄外形设计最大化机械臂运动范围，适应三维载荷路径
材料工艺方面：
采用热塑性聚合物基体与连续碳纤维（CCF）预浸料共挤工艺
实现单件制品内可变纤维含量的精确控制
使用Anisoprint公司CCF预浸料（纤维体积分数57%，直径0.35mm）
力学性能测试数据对比：
材料类型 拉伸强度(MPa) 拉伸模量(GPa)
连续碳纤维增强PLA 190.76 9.98
纯PLA 60.31 3.01
短碳纤维增强PLA 56.92 4.30
多轴打印性能提升：
多轴短纤维增强件比平面样品负载能力提升41.6%
多轴连续纤维增强件负载能力达平面短纤维样品的8.2倍
可靠性验证：
在426次切断/续料操作中实现100%成功率
可精确控制6.51%-9.86%的纤维体积分数梯度变化
该技术通过六自由度机械臂实现复杂结构的纤维定向排布，扫描电镜显示断裂面存在纤维拔出和有限界面结合现象，为后续界面优化提供了方向7。这项突破为航空航天、防护装甲等高性能应用提供了新的制造解决方案。
