Markforged總部位于馬薩諸塞州沃特敦，成立于2013年，以其不斷增長的高性能FFF 3D打印機產(chǎn)品組合在3D打印界享有盛譽。該公司的產(chǎn)品陣容包括金屬3D打印機Metal X、大尺寸碳纖維3D打印機FX20、工業(yè)級碳纖維3D打印機X7以及桌面復(fù)合3D打印機Onyx Pro和Mark Two。

Markforged的旗艦桌面復(fù)合3D打印機Mark Two采用的是連續(xù)纖維增強 (CFR) 技術(shù)，其特點是能夠?qū)⑦B續(xù)纖維增強整合到聚合物材料中，從而產(chǎn)生比傳統(tǒng)FFF更堅固、更耐沖擊的部件，主要針對于制造型企業(yè)。

Markforged Mark Two

Mark Two的建造體積為320x152x154mm，尺寸并不算大，但可為大多數(shù)中型應(yīng)用部件提供足夠的工作空間。打印床是不加熱的，材料箱是完全封閉的，這對尼龍等高溫材料至關(guān)重要，因為它有助于避免由于冷空氣導(dǎo)致的零件收縮而產(chǎn)生的分層和翹曲等問題，可保持最佳材料性能。

說到打印機的擠壓能力，Mark Two的特點是單一的打印頭配有雙噴嘴組件。與IDEX配置相比，標(biāo)準(zhǔn)雙擠出機在X軸上越重，精度越低，但在Y軸上越輕，精度越高。

最高加熱溫度可達(dá)300°C，讓設(shè)備可打印Onyx、尼龍、碳纖維、玻璃纖維、Kevlar和高溫高強玻璃纖維等連續(xù)纖維增強材料，同時Markforged也可打印柔性TPU材料。

Mark Two擁有4英寸的全彩觸摸屏和一個控制菜單?？刂浦行闹С侄喾N語言選擇，允許用戶自動校準(zhǔn)打印床、加載材料、啟動和停止打印作業(yè)。Markforged選擇了基于Linux的界面，非常流暢無卡頓，同時用戶也可以使用WiFi連接。

存放材料的箱子

與其他的3D打印機制造商一樣，Markforged提供了自己的切片軟件Eiger。該軟件操作也非常簡單，界面也很簡潔，左邊是打印摘要，中間是虛擬工作區(qū)，右邊是一些可修改的參數(shù)。

Eiger的一個顯著特點是可以為制造商提供自動化工作流程和實時分析。利用人工智能不斷改進(jìn)，并為用戶提供無線軟件更新。在Eiger上可定制的參數(shù)包括材料選擇、層高、填充圖案、填充密度和壁厚。

當(dāng)然，Eiger還允許用戶通過選擇纖維填充類型、纖維位置、纖維角度等來修改其構(gòu)建的纖維增強層。總之，工作流程非常簡單，任何人都可以學(xué)習(xí)。

Markforged的Eiger軟件操作頁面

那么Markforged Mark Two 3D打印機在基準(zhǔn)測試中表現(xiàn)如何呢?根據(jù)尺寸精度、表面質(zhì)量和結(jié)構(gòu)完整性等因素，我們?yōu)槊總€單獨的部分分配一個加權(quán)分?jǐn)?shù)。最終Mark Two獲得了一個整體的3D打印行業(yè)評分79/100，一個好的專業(yè)級3D打印機是60分。

總的來說，基準(zhǔn)測試模型結(jié)果確實令人印象深刻。首先設(shè)計測試的懸垂部分，以確定系統(tǒng)在不使用支撐結(jié)構(gòu)的情況下能夠打印的角度。Mark Two可在60°的角度下打印，沒有任何問題，這對于復(fù)合纖維來說是一個了不起的結(jié)果。

類似地，橋接測試旨在評估系統(tǒng)級3D打印到間隙中的能力。Mark Two成功打印出20mm的橋長，這是一個非常好的結(jié)果，特別是考慮到Onyx難以加工的特性。

如果復(fù)合材料3D打印機不能生產(chǎn)高強度零件，那它還有什么用?為了測試Mark Two連續(xù)纖維的強度，我們根據(jù)ISO 527-2標(biāo)準(zhǔn)對機器進(jìn)行了一系列的拉伸測試。

我們使用Onyx材料3D打印了總共十個復(fù)合狗骨樣品，每個都有自己獨特的纖維增強輪廓。然后，這些樣品在法國雷恩大學(xué)機械與技術(shù)系進(jìn)行測試，拉力最高可達(dá)50KN:

● 無光纖:不需要連續(xù)增強纖維

● CF1ISO:五個各向同性碳纖維層

● CF2ISO:十個各向同性碳纖維層

● CF2CON:十層同心碳纖維

● FG1ISO:五層各向同性玻璃纖維

● FG2ISO:十個各向同性玻璃纖維層

● HT1ISO:五個各向同性的高溫高強玻璃纖維層

● HT2ISO:十個各向同性高溫高強玻璃纖維層

● KV1ISO:五個各向同性的Kevlar

● KV2ISO:十個各向同性的Kevlar

從結(jié)果來看，很明顯，十層各向同性碳纖維增強材料（CF2ISO）的抗拉強度最大。當(dāng)施加的力達(dá)到867.54N時，未增強樣件（無纖維）斷裂，而當(dāng)施加的作用力達(dá)到5333.56N時，CF2ISO斷裂，強度增加6.15倍。

拉伸試驗對比

值得注意的是，同一試樣（CF2ISO）的楊氏模量（E）增幅最大，楊氏模量是描述物體抵抗形變能力的物理量（E值較高對應(yīng)在彈性載荷下變形較小的較硬材料，而E值較低則意味著材料在載荷下更具彈性和柔性）。未添加纖維樣件的E值僅為0.131GPa，而十層各向同性碳纖維的E值為3.112GPa，剛度提高了23.8倍。

最大斷裂力

最后，我們來看看斷裂伸長率（纖維受外力作用至拉斷時，拉伸后的伸長長度與拉伸前長度的比值稱斷裂伸長率），測量結(jié)果顯示了樣件在斷裂之前可以拉伸的程度以其原始長度的百分比表示。未添加纖維的狗骨韌性最高，為15.6%，而用十層同心碳纖維層（CF2CON）加固的部分韌性最低，為2.8%。

然后，我們3D打印了一組圓形軌跡測試，以評估Mark Two的重復(fù)性輪廓。通過研究同心圓直徑的正態(tài)分布發(fā)現(xiàn)，當(dāng)平均精確度不小于0.1mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.05mm時，打印機具有足夠的重復(fù)性。我們的測量設(shè)備精確到±0.015mm。

圓形彈道測試樣品

該系統(tǒng)顯示了良好的重復(fù)性，X軸的平均精度為0.1004mm, Y軸的平均精度為0.2082mm，所有軸的平均精度為0.1543mm，平均標(biāo)準(zhǔn)偏差只有0.0193mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過于其他品牌3D打印機。

值得注意的是，X軸明顯比Y軸更精確，因為前者由兩個步進(jìn)電機驅(qū)動，而后者僅由一個驅(qū)動。因此，當(dāng)零件要求涉及緊密公差時，我們建議沿X軸打印。很明顯，尺寸越大(圓圈越大)，Markforged的精確度就越低。

圓形軌跡測試結(jié)果

從下圖你會發(fā)現(xiàn)測試中最好和最壞圓的鐘形曲線，圈1代表X軸，圈3代表Y軸。在最好的情況下，這臺3D打印機制造的20mm圓的99.6%將在19.95mm到20.01mm之間。在最壞的情況下，這臺3D打印機制作的100mm圓的99.6%將在99.67mm到99.78mm之間。

圈1

我們打印了三組樣件進(jìn)行最終的測試，這三組樣件在我們實際應(yīng)用中也經(jīng)常可以見到。第一組包括四個不同的樣件，每個樣件都使用碳纖維增強的Onyx材料制成：摩托車制動桿、拉力試驗機的鉗口、沖浪板鰭狀插頭以及齒輪。

Mark Two打印所有的碳纖維樣件外觀都非常美觀，這四個樣件的表面質(zhì)量都很好，無明顯缺陷，無需任何后處理，可以作為各自應(yīng)用的最終使用部件。

沖浪板鰭的強度也值得注意，如果真的集成到?jīng)_浪板的話，它們必須承受高壓力。我們試了又試，都無法折斷它們，這也證明了連續(xù)纖維增強所帶來的性能改進(jìn)。

下一組部件是用Kevlar加固的Onyx樣件，一個是Markforged品牌的外殼，另一個是iPhone外殼。使用Kevlar打印的零件耐沖擊，通常用于制造防彈背心。

兩種外殼都被打印出來了，表面質(zhì)量和結(jié)構(gòu)都非常成功。剛開始設(shè)計iPhone外殼時，我們都認(rèn)為材料過于堅硬，無法有效地發(fā)揮其作用，但當(dāng)打印出來之后，外觀非常好，這真得可以證明Mark Two可打印高質(zhì)量零件的能力。

最后，我們3D打印了一個注射模具使用Onyx增強的高溫高強玻璃纖維。盡管高溫高強玻璃纖維的強度和硬度不如碳纖維，但它可以使部件耐低溫和高溫。因此，它最適合制作在極端條件下使用的零件，如模具或高壓滅菌器。

3D打印Onyx增強的高溫高強度玻璃纖維零件

最后的打印測試我們需要一個與其他部分完全不同的加固策略。這樣做的目的不是為了使模具更堅固，而是為了使它在高溫下不易變形。因此，我們以同心模式而不是各向同性模式集成了高溫高強玻璃纖維。毫不夸張地說，模具的結(jié)果非常完美。

成型尺寸：320x132x154mm

設(shè)備尺寸：584x330x335mm

設(shè)備重量：16kg（35lbs）

噴嘴溫度：最高可達(dá)300°C

擠出系統(tǒng)：第二代擠出系統(tǒng)，無材料自動暫停打印

操作界面：4寸觸摸屏

最佳層厚分辨率：100um (FFF) 

Markforged的Mark Two 3D打印機可以滿足您桌面復(fù)合系統(tǒng)中所能要求的一切，可讓您快速擁有一套高表面質(zhì)量、性能出色的機械組件。同時Markforged的Eiger軟件，經(jīng)過精心設(shè)計，以使復(fù)合3D打印工作流程簡單完成，確保用戶可以從設(shè)計到生產(chǎn)順利完成。

在打印性能方面，Mark Two絕對耀眼。雖然當(dāng)打印大尺寸零件時精度確實下降了，但我們很少會遇到一臺3D打印機，全部通過我們的每一次打印測試，但這臺機器以優(yōu)異的成績通過了每一次測試。這包括我們的基準(zhǔn)測試模型和各種各樣的實際應(yīng)用樣件測試。整體表面質(zhì)量非常出色，拉伸結(jié)果表明，連續(xù)纖維增強材料在機械性能方面確實具有優(yōu)勢。

——3D Printing Industry

最終，可以證明Markforged的打印機是復(fù)合材料領(lǐng)域的佼佼者，對于那些想要尋求可靠方法來打印連續(xù)纖維增強零件的制造商來說，Markforged的打印機絕對是一個很好的選擇。如果你想要購買一個性價比高、功能又強大的復(fù)合3D打印機，Mark Two絕對是你的不二選擇。