Замена алюминиевых деталей углеродным волокном, напечатанным на 3D-принтере
В последнее время серьезная нехватка алюминия среди промышленных поставщиков привела к резкому росту цен. С января 2021 года цены на алюминий выросли более чем на 50%, и, по прогнозам экспертов, рост продлится в течение следующих двух лет.
Согласно Jyske Bank, мировой дефицит алюминия можно объяснить увеличением потребления материалов из-за трех факторов:увеличение расходов на потребительские товары из-за пакетов стимулов, увеличение инвестиций в устойчивые технологии, основанные на использовании алюминия (например, ветряные турбины, электрические автомобили), а также производство и потребление алюминия в Китае.
В свете этой нехватки алюминия Markforged Carbon Fiber предлагает подходящую альтернативу, поскольку многие наши клиенты используют его для замены деталей, изготовленных из обработанного алюминия. Углеродное волокно имеет самое высокое отношение прочности к весу среди наших армирующих волокон. Армирование из углеродного волокна в шесть раз прочнее и в восемнадцать раз жестче, чем оникс, обычно используется для деталей, заменяющих обработанный алюминий.
При укладке в композитный базовый материал, такой как оникс, он может давать детали такой же прочности, как алюминий 6061-T6. Как материал, он чрезвычайно жесткий и прочный, и на 3D-принтерах Markforged он может автоматически укладываться в широком диапазоне геометрических форм для производства оптимизированных деталей.
Что такое углеродное волокно?
Углеродные волокна состоят из атомов углерода, организованных в длинные кристаллические волокна диаметром всего 5-10 микрон. В современном производстве несколько тысяч углеродных волокон объединяются в жгуты и объединяются с другими материалами для образования композитного материала. При соединении с матрицей из термопласта или термореактивной смолы жгуты углеродного волокна могут принимать различные формы для использования в инженерных приложениях.
Особые свойства углеродного волокна делают его идеальным для самых разных областей применения, в том числе:
- Высокая жесткость и прочность на разрыв (как у алюминия).
- Намного более низкая относительная плотность, чем у стали и алюминия.
- Устойчивость к воздействию тепла и химикатов
Что делает углеродное волокно идеальной заменой алюминия?
Используя непрерывное армирование волокном (CFR), углеродное волокно может достигать прочности, аналогичной алюминию, с возможностью замены обработанных компонентов в процессе эксплуатации. Это связано с его повышенной жесткостью, ударопрочностью, термостойкостью и долговечностью.
CFR обеспечивает гибкость в том, как пользователи могут внедрять непрерывные волокна в свои детали - пользователи могут контролировать, сколько углеродного волокна вставлено в детали, а также где конкретно в деталях размещаются жгуты углеродного волокна.
Свойства углеродного волокна
По сравнению с алюминием 6061, углеродное волокно, напечатанное на 3D-принтере, имеет на 50% более высокое отношение прочности к весу при изгибе и на 300% более высокое отношение момента растяжения. Сплошное армирование углеродным волокном использовалось для создания конформных приспособлений / приспособлений и специальной оснастки для некоторых из самых крупных и престижных мировых предприятий, вплоть до одноразовых деталей для высококлассных автоспортивных приложений.
Кроме того, армированное углеродное волокно имеет прочность на изгиб 540 МПа по сравнению с алюминием 6061-T6 (<480 МПа).
Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с исчерпывающим обзором измерений прочности углеродного волокна.
Как работает печать с использованием углеродного волокна?
Маркированные принтеры начинают с формирования внешней оболочки и заполнения детали из оникса, термопласта, наполненного короткожильными рублеными углеродными волокнами. Этот этап процесса известен как изготовление плавленых волокон (FFF).
Затем используется вторичное сопло для наложения армирования из длинных волокон непрерывным волокном (CFR), выборочного армирования по периметру, выбранным элементам или целым слоям детали. Используя CFR, детали могут быть стратегически усилены различными способами, чтобы соответствовать различным конкретным условиям нагрузки.
Ресурсы
3D печать
- Углеродное волокно
- Печать предохранителя 1 с предохранителем 1
- Углеродное волокно против алюминия:почему они используются и чем они отличаются
- Сравнение популярных методов производства деталей из углеродного волокна
- Углеродное волокно в автомобилях:от запчастей до целых автомобилей
- Что такое углеродное волокно?
- 3D-печать с использованием высокопрочного материала - композит углеродного волокна и нейлона
- Проводит ли углеродное волокно?
- Bentley выпускает Bentayga с самыми большими в мире колесами из углеродного волокна
- Гоночный дрон с полностью закрытым монококом из углеродного волокна