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碳纤维3D打印技术的应用分析
- 2019-10-21-

3D打印碳纤维是仅次于金属的第二大最受欢迎的增材制造技术。由于增材制造领域的最新发展,我们终于意识到人们可以在各种难以捉摸的材料上进行打印的现实。但是,并非所有的碳纤维3D打印机都是相同的。一些机器使用微切碎的纤维来增强传统的热塑性塑料。在零件中创建一个“骨架”。


解释碳纤维在3D打印中的作用

碳纤维由具有非常高的拉伸强度的碳原子排列的链组成。单独使用它们并不是特别有用-它们薄而脆弱的特性很容易在实际应用中将其分解。但是,当使用粘合剂将纤维分组并粘结在一起时,纤维会平稳地分配载荷,并形成非常高的强度和重量轻的复合材料。这些碳纤维复合材料以片材,管材或定制模制件的形式提供,并用于强度和重量比占主导地位的航空航天和汽车行业。通常,热固性树脂用作粘合剂。


3D打印技术的最新发展使公司可以在碳纤维上进行打印,但是所使用的粘合材料与标准碳纤维工艺不同。由于树脂不会熔化,因此无法将其从喷嘴中推出。为了解决这个问题,3D打印机用易于打印的热塑性塑料代替了树脂。这些组分的耐热性不如树脂基碳纤维复合材料,但受益于纤维强度。


当前,在碳纤维增强塑料和复合材料(SCFT,LCFRT,CFRP和CFRTP)中使用3D打印增材制造技术是一种快速增长的碳纤维,用于数字,智能,自动化高科技新技术制备复合材料。 。与传统的碳纤维复合材料成型和制备工艺相比,工艺简单,加工成本低,原料利用率高,绿色环保技术,零件制造成本低,复合零件的结构设计与制造。集成已经完成,您无需开放模具制造,并且可以重复进行数字打样和打印零件验证。这缩短了开发周期,节省了开发成本,并且可以用作快速成型制造的低成本有效技术解决方案。碳纤维增强塑料和复合材料可用于航空航天和军事工业,而3D打印技术可用于创建重量更轻,强度更高的工业级轻质复合材料的复杂结构组件。碳纤维(CF)的高成本,复杂的制备过程和控制,用于加工和成型的特殊专用设备以及缺乏专业的工程技术人员,降低了3D打印行业的开发和应用但末了国内外各种行业。应用开发的潜力是巨大的,并且有望有广泛的应用前景和发展,特别是在航空航天和新能源电动汽车的研究与开发中。


通过FDM熔融挤出进行碳纤维印刷需要印刷碳纤维复合材料和热熔塑料。例如,当使用PETG之类的热熔塑料时,PETG本身具有良好的延展性,可以承受较高的CF负载,同时保持一定的延展性和抗冲击性。尽管它可以很好地粘附在各种建筑平台上并具有出色的层粘附性,但是添加碳纤维可以提高刚性和尺寸稳定性。荷兰colorFabb XT-CF20印刷材料包含伊士曼化学(Eastman Chemical)的PETG材料和20%碳纤维材料。 3DXTECH也由伊士曼PETG材料和高弹性碳纤维制成。另一家公司Protopasta的碳纤维增强PLA是玉米淀粉合成塑料和碳纤维复合材料的合成产品。

碳纤维3D打印方法

当前,有两种碳纤维印刷方法:短切碳纤维填充热塑性塑料和连续碳纤维增强材料。填充有碳纤维的捷径热塑性塑料可在标准的FFF(FDM)打印机上打印,该打印机由短切短的股线,碳纤维增强的热塑性塑料(PLA,ABS或尼龙)组成。另一方面,连续碳纤维制造是一种独特的印刷工艺,可以将一束连续碳纤维放置在标准FFF(FDM)热塑性基材上。