详解碳纤维在3D打印中的作用
魔猴君 行业资讯 1946天前
3D打印碳纤维可能是继金属之后第二个最受追捧的3D打印技术。 有赖于3D打印领域的最新发展,人们终于实现能够使用各种难以捉摸的材料进行打印的现实。 然而,并非所有碳纤维3D打印机都是相同的 - 一些机器使用微观短切纤维来增强传统的热塑性塑料,而另一些机器使用铺设在热塑性基体(通常填充有短切纤维)内部的连续纤维来在部件内部建造“骨架”。
3D打印技术的最新发展使公司能够使用碳纤维进行打印,尽管使用的粘合材料与标准碳纤维工艺不同。树脂不会熔化,因此不能通过喷头挤出 - 为了解决这个问题,3D打印机用易于印刷的热塑性塑料替代树脂。虽然这些部件不像树脂基碳纤维复合材料那样耐热,但它们确实受益于纤维的强度。 目前有两种碳纤维打印方法:短切碳纤维填充热塑性塑料和连续碳纤维增强材料。短切碳纤维填充热塑性塑料是通过标准FFF(FDM)打印机进行打印,由热塑性塑料(PLA,丙烯腈-丁二烯或聚酰胺(尼龙))组成,这种热塑性塑料由微小的短切原丝进行增强,即碳纤维。 另一方面,连续碳纤维制造是一种独特的打印工艺,其将连续的碳纤维束铺设到标准FFF(FDM)热塑性基材中。 短切碳纤维填充塑料和连续纤维制造虽然同样使用碳纤维,但它们之间的差异十分巨大。 了解每种方法的工作原理及其理想的应用将有助于您做出明智的决策,确定在3D打印工作中应采取哪些措施。
短切碳纤维基本上是标准热塑性塑料的增强材料。它允许公司以更高的强度打印一般来说性能较弱的材料。然后将该材料与热塑性塑料混合,并将所得混合物挤压成用于熔融长丝制造(FFF)技术的线轴。对于使用FFF方法的复合材料,材料由短切纤维(通常是碳纤维)与传统热塑性塑料(如聚酰胺(尼龙)、丙烯腈-丁二烯或聚乳酸)混合而成。尽管FFF工艺保持不变,但短切纤维增加了模型的强度、刚度,并改善了尺寸稳定性,表面光洁度和精度。 这种方法并非始终没有缺陷。 一些短切纤维增强细丝通过用纤维对材料调节过饱和度来强调强度。 这会对工件的整体质量产生不利影响,从而降低表面质量和部件精度。原型和最终使用的部件可以使用短切碳纤维制造,因为它提供了内部测试或面向客户的部件所需的强度和外观。
连续碳纤维是真正的优势所在。 这是一种经济有效的解决方案,可以用3D打印复合材料部件替代传统的金属部件,因为它仅使用重量的一小部分就能实现类似的强度。 它可以使用连续长丝制造(CFF)技术把材料镶嵌在热塑性塑料中。 使用这种方法的打印机在打印时通过FFF挤出的热塑性塑料内的第二个印刷喷头铺设连续的高强度纤维(例如碳纤维,玻璃纤维或Kevlar)。 增强纤维构成印刷部件的“主干”,产生坚固,结实和耐用的效果。 连续碳纤维不仅增加了强度,并且还提供给用户在需要更高耐久性的领域中有选择性地进行加固。 由于关键流程的FFF性质,您可以选择逐层基础来强化。 在每层中,有两种增强方法:同心轴加固和各向同性加固。 同心填充加强了每层(内部和外部)的外边界,并通过用户定义的循环数延伸到部件中。 各向同性填充在每层上形成单向复合增强,并且可以通过改变层上的增强方向来模拟碳纤维编织。 这些强化策略使航空航天,汽车和制造等行业能够以新的方式将复合材料集成到其工作流程中。打印部件可以作为工具和固定装置(这些都要求连续的碳纤维可以有效地模拟金属性能。),如手臂末端的工具,软颚,和CMM固定物。 当今,3D打印领域已经呈爆发式成长,一些打印机提供了碳纤维打印的能力。但是,您最好注意一下您所购买的复合材料以及每一种纤维已经开放的应用。除非它指明它是连续的碳纤维,否则这种材料几乎肯定是由切碎的碳纤维增强长丝组成的。虽然两者都提供独立的价值,但能够同时打印两者是满足您所有应用需求的最好方式。
文章来源:(南极熊) 转载免责声明: 本网站转载的文章,其版权均归原作者所有,如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,请在转载有关文章时务必尊重该文章的著作权,保留本网注明的“本文来源”,并自负版权等法律责任