隨著無人機市場需求持續增長，對可重復、可規模化、高性能且結構復雜的無人機機體等復合材料部件的需求日益迫切。美國特拉華大學衍生企業 CarbonForm 公司，憑借其專利的連續纖維復合材料增材制造技術，為這一需求提供了創新解決方案。該公司目前位于特拉華大學復合材料中心（CCM），未來將隨業務拓展遷至專屬場地。

3DFiT 技術：融合高性能與自動化優勢

CarbonForm 公司的核心技術為 3D Fiber Tethering（3DFiT，3D 纖維束縛）工藝，由公司團隊在美國能源部 ARPA-E OPEN’21 項目支持下聯合開發。該技術旨在結合連續纖維熱固性復合材料的高力學性能與增材制造的速度和自動化優勢，同時消除傳統 3D 打印層合板在厚度方向的性能局限。

3DFiT 技術的工作原理如下：通過自主開發的集成軟件平臺完成拓撲優化、纖維取向和路徑規劃；機械臂搭載特制打印頭，采用原位浸漬技術擠出干燥連續纖維，將其沉積在帶有錨點的支架上，纖維可在錨點處鉤掛并改變方向；該系統不依賴特定材料，可兼容各類開源連續纖維或樹脂，能實現高纖維體積分數（FVF）。整個部件由連續纖維一體成型，無需模具、接縫，也無需膠水或緊固件拼接；部件固化完成后，支架可拆除并重復使用。目前，該技術已獲得 2025 年 CAMX 復合材料卓越獎（ACE）提名。

航空支架演示：減重 93%+ 提效 90%

為驗證技術的實際應用效果，CarbonForm 公司以 GE 航空航天的鈦合金機加工噴氣發動機支架為原型，通過 3DFiT 技術進行了復刻與優化。團隊先通過拓撲優化確定最高效的載荷路徑，以實現輕量化目標，再應用梁適配模型使纖維精準沿這些路徑排列。

該復合材料支架采用 50K 碳纖維絲束與環氧樹脂浸漬制成，纖維體積分數達 50.9%，制造時間僅需 35 分鐘。性能測試顯示，該復合材料支架的拉伸載荷耐受度達 45 千牛（kN），遠超原鈦合金設計的 36 千牛；重量僅 0.13 千克，較原 2 千克的金屬版本減重約 93%；制造成本從原設計的每件 5000 美元降至 500 美元，成本降低 90%。

市場突破：聚焦無人機框架推出便攜制造方案

在技術驗證完成后，CarbonForm 公司將業務重心放在零部件制造領域，首個目標市場為優化后的碳纖維復合材料無人機框架。針對現有無人機框架的痛點，該公司通過拓撲優化與 3DFiT 技術，顯著提升了無人機框架的抗墜毀性能，同時實現更輕量化設計和更快生產效率。

現有無人機框架雖已采用復合材料或金屬材質，但存在明顯局限：金屬材質較重，增加無人機飛行能耗；傳統鋪層工藝制造的復合材料則存在生產耗時、人工成本高及厚度方向性能薄弱等問題。CarbonForm 開發的碳纖維復合材料無人機框架，單件制造時間僅需 10 分鐘，經測試，其飛行續航較同類多材料設計提升 15%-20%，且耐用性優異 —— 在 15 米高度的多次跌落測試中，框架結構、電子設備、電池及電機均無可見損傷。此外，該框架采用無接縫一體設計，無需拆卸，便于攜帶，特別適用于搭載相機等設備的小型無人機。

針對軍事及野外作業等場景的即時制造需求，CarbonForm 還開發了 3DFiT 技術的便攜式手動版本。用戶可通過簡易組裝的木質支架，手動纏繞纖維，配合便攜式樹脂浸漬裝置和紫外光固化樹脂，在陽光下 10 分鐘內即可完成玻璃纖維復合材料無人機框架的固化；隨后通過螺母螺栓裝配電機、螺旋槳，并磁吸安裝預組裝電子設備和電池模塊，全程不到 30 分鐘即可完成可飛行無人機的制造。

未來展望：拓展多領域應用

CarbonForm 公司當前的核心目標是深耕無人機市場，同時該技術的應用潛力不止于此。其設計初衷是替代高載荷、高應力場景下使用的小型復雜金屬部件，未來有望拓展至自行車車架、汽車 B 柱、月球棲息地防護罩等多個領域