Можете ли вы 3D-печатать углеродное волокно?

Можно ли печатать на 3D-принтере из углеродного волокна? Да, вы можете печатать на 3D-принтере из углеродного волокна! На протяжении многих лет материалы из углеродного волокна использовались для изготовления многих структурных конструкций.

Некоторые из продуктов, которые можно создать с использованием композитов из углеродного волокна, включают крылья самолетов, велосипедные рамы, лопасти пропеллеров и автомобильные компоненты, среди многих других.

Таким образом, традиционно применение углеродного волокна в производстве изделий остается разнообразным и обширным. В конечном итоге это побудило индустрию 3D-печати обратить внимание на то, как включать углеродное волокно в процесс аддитивной 3D-печати.

Примечательно, что 3D-печать из углеродного волокна оказывается привлекательной, поскольку углеродное волокно обладает высоким соотношением прочности к весу, что является редким свойством, присущим любому другому материалу накаливания для 3D-печати.

Из-за многочисленных преимуществ углеродного волокна многие компании, занимающиеся 3D-печатью, предлагают материал или технологии, армированные углеродным волокном, разработанные для максимального использования этого композита для повышения производительности.

В 3D-печати печать углеродным волокном выполняется двумя разными способами:во-первых, с использованием нитей, армированных волокном, и, во-вторых, путем непрерывного армирования углеродным волокном.

Надежно ли напечатанное на 3D-принтере углеродное волокно?

Примечательно, что самым известным свойством углеродного волокна остается его высокая прочность, гарантирующая высокую стабильность 3D-печати. В рубленых углеродных волокнах используются короткие углеродные волокна, состоящие из сегментов длиной менее миллиметра.

Нить из углеродного волокна смешивается с термопластичным материалом, известным как основной материал, для получения твердой композитной нити из углеродного волокна.

Волокна оказываются чрезвычайно прочными, потому что атомы углерода и микроавтоматизированный процесс размещения волокон гарантируют, что связанные атомы углерода обеспечивают необходимую прочность наполнителя из углеродного волокна.

На рынке можно найти несколько нитей с наполнителем из углеродного волокна. К ним относятся популярные термопластичные нити, такие как ABS, PLA, нейлон, PETG и поликарбонат.

• Материалы, армированные углеродным волокном

Полимер, армирующий углеродным волокном (CFRP), композитный материал с полимерной матрицей, армированный углеродным волокном, обладает уникальной прочностью. Его усиление может быть достигнуто в виде непрерывного или прерывистого использования углеродного волокна.

При всей дороговизне армированных углеродных волокон они обладают самыми высокими удельными механическими свойствами.

• Нити, армированные углеродным волокном

Известно, что нити, армированные углеродным волокном, чрезвычайно прочны. Это позволяет нити из углеродного волокна демонстрировать непревзойденную прочность и жесткость. Он также снижает общий вес, что делает его идеальным для использования при печати легких предметов или деталей конечного использования.

• Непрерывное армирование углеродным волокном

Нити, армированные углеродным волокном, более прочны, чем любой другой материал или углеродные волокна, которые не были подкреплены. Однако для получения еще более прочной нити можно использовать метод, известный как армирование углеродным волокном.

Поскольку углеродное волокно остается неизмельченным, оно сохраняет большую часть своей прочности, и это делает непрерывную 3D-печать из углеродного волокна достаточно важной, чтобы заменить алюминий, который вдвое легче.

В некоторых случаях он может заменить 3D-печать металлом, поскольку нить дешевле металла.

• Нейлоновые углеродные волокна

Нейлоновое углеродное волокно — довольно популярный композит в индустрии 3D-печати из углеродного волокна. Уже обладая желаемыми качествами для печати технических материалов, его высокая степень прочности и высокая термостойкость делают его популярным выбором для большинства любителей 3D-печати.

Он демонстрирует высокую степень прочности, которая уравновешивает первоначальную хрупкость углеродного волокна. Единственным его недостатком остаются гигроскопические свойства, которые препятствуют надлежащей защите нейлоновых катушек из углеродного волокна от окружающей среды.

• Углеродное волокно из АБС-пластика

Он наиболее известен использованием потребительских товаров, изготовленных методом литья под давлением. В качестве твердого базового полимера АБС-углерод сохраняет превосходную поверхность своей продукции. Это делает его идеальным для применения в прототипах и деталях для конечного использования.

С другой стороны, для этого требуется нагретая рабочая камера, которую можно найти только в высокотехнологичных 3D-принтерах.

• Углеродное волокно PETG

Одним из наиболее часто используемых материалов, армированных углеродным волокном, является углеродное волокно PETG. Он известен своей устойчивостью к химическим веществам и влаге, что делает его отличным композитным полимером для применения в условиях такой гигроскопичности.

Какой 3D-принтер может печатать из углеродного волокна?

Не все принтеры на рынке можно использовать для печати материалов из углеродного волокна. Для достижения лучших результатов вам может понадобиться специализированный 3D-принтер из углеродного волокна.

Не каждый принтер может печатать 3D нитью из углеродного волокна, так как эти материалы требуют высокой температуры экструзии около 200 градусов по Цельсию. Его абразивная форма может повредить латунные сопла принтера.

Примеры 3D-принтеров из углеродного волокна

Давайте посмотрим, какие 3D-принтеры могут печатать карбоном.

• Промышленный промышленный X Delta WASP 2040

Этот принтер изготовлен в Италии компанией WASP и печатает на различных материалах, включая композиты из углеродного волокна.

WASP 2040 может похвастаться двойным приводом нити накала для более эффективного использования композитных материалов из непрерывного волокна.

• Поддержка 3D E2 CF и Pro2 Plus

Эта модель имеет независимую функцию двойного экструдера. В нем используются нити из углеродного волокна, а сопло из закаленной стали может нагреваться до 300 градусов по Цельсию.

• Выпуски Makerbot METHOD Carbon Fiber

Этот 3D-принтер предназначен для рынка запасных частей для металлических деталей. Они используют армированный нейлон, который оптимизирует высокую прочность и термостойкость. У них есть композитный экструдер, способный работать с абразивными материалами.

Еще одной важной особенностью, которую он сохранил, являются приводные шестерни из закаленного металла и сменное сопло из закаленной стали, чтобы выдерживать максимальную температуру сопла при 3D-печати из углеродного волокна.

• Fusion 3 F410

Этот принтер по-прежнему отлично подходит для использования с углеродными композитами. Известно, что это идеальная машина, которая стоит дешевле и имеет максимальную температуру сопла 300 градусов.

Углеродный принтер Fusion 3 F410 хорошо справляется с большинством армированных углеродных волокон, а его доступность делает его фаворитом многих пользователей 3D-принтеров.

Как вы печатаете углеродное волокно?

Нити из углеродного волокна состоят из крошечных волокон, внедренных в основной материал для улучшения свойств материала.

Прочность волокна делает нить одинаково прочной и имеет более высокий уровень жесткости. Благодаря этому детали 3D-принтера становятся легче и обеспечивают стабильность размеров, поскольку волокна уменьшают усадку в процессе охлаждения.

Печать углеродного волокна

Прежде чем приступить к печати, вам может потребоваться задать параметры печати, такие как температура, адгезия к слою, скорость экструзии и скорость печати, аналогичные стандартным параметрам, используемым для основного материала, сплавленного с волокном.

Материал из углеродного волокна, вероятно, засорится во время экструзии из-за добавления волокна, и может потребоваться специальное оборудование, особенно закаленное сопло, чтобы справиться с риском повреждения.

Сколько стоит углеродный 3D-принтер?

Принтеры из углеродного волокна, как правило, не слишком дороги по всем направлениям. Их доступность является большим облегчением для 3D-принтеров, использующих технологию углеродного волокна.

В следующем списке представлен ассортимент 3D-принтеров из углеродного волокна с указанием используемой ими технологии 3D-печати и их цен в долларах США.

• Delta WASP 2040 использует технологию FDM и имеет рыночную цену 4750 долларов США.
• Raise3D E2 CF и Pro2 Plus используют технологию FDM и стоят 4999 долларов США.
• В версии Makerbot Method из углеродного волокна используется технология FDM, и она стоит 4999 долларов США.
• Fusion3 410 использует технологию FDM и стоит 5000 долларов США.
• Печатная часть XYZ pro300X использует технологию FDM и стоит 5 500 долларов США.
• Ultimaker S5 использует FDM и стоит 5995 долларов США.
• Stratasys F120 использует FDM и стоит 12 000 долларов США.
• Raboze XTREME использует технологию FDM и стоит 10 000 долларов США.

Нить из углеродного волокна

Нить из углеродного волокна представляет собой композитный материал, образованный путем вливания крошечных углеродных волокон в полимерную основу. Он похож на пропитанные металлом нити, но вместо этого состоит из фрагментов волокон.

Полимерная основа может быть изготовлена ​​из множества популярных нитей для 3D-печати, таких как ABS, PLA, нейлон, PETG и другие материалы. Нити из углеродного волокна содержат короткие частицы диаметром примерно 0,01 мм. Улучшает прочность углеродного волокна и повышает его хрупкость.

Эта повышенная прочность, обеспечиваемая введением мельчайших частиц углеродного волокна в полимерную основу, обеспечивает превосходную стабильность размеров, что помогает избежать коробления и усадки во время охлаждения.

Плюсы

• Повышенная прочность и жесткость.
• Хорошая стабильность
• Хорошее качество поверхности
• Легкие принты

Минусы

• Деформация и сжатие
• Абразивная нить, изнашивающая латунные сопла.

Нужен ли мне специальный принтер для печати на углеродном волокне для печати на углеродном волокне?

3D-печать углеродным волокном немного отличается от традиционной 3D-печати с использованием базовых полимеров. Нить из углеродного волокна более жесткая, чем обычные нити, такие как нейлон, и имеет матовую текстуру поверхности.

Поэтому для 3D-печати может потребоваться закаленное сопло, которое может быть недоступно для обычных 3D-принтеров.

Непрерывная печать из углеродного волокна работает путем подачи постоянной нити из углеродного волокна в расплавленный базовый полимер по мере его экструзии. Таким образом, развертывание конкретного принтера, который может это сделать, является правильным решением.

Цель по-прежнему заключается в повышении прочности детали, поскольку печать из углеродного волокна непосредственно усиливает ее в процессе печати.

Как изготавливается нить из углеродного волокна?

Нить из углеродного волокна состоит из нитей, изготовленных из различных базовых полимерных материалов с добавлением крошечных углеродных волокон.

Углеродные волокна состоят из атомов углерода, связанных вместе в кристаллическом образовании. Слои атомов слипаются друг с другом, создавая связи с очень высокой прочностью на растяжение, передающиеся на печатный продукт.

Такое выравнивание кристаллов придает углеродному волокну большое соотношение прочности к объему, что позволяет использовать углеродное волокно во многих областях.

Заключение

В этой статье демистифицирована вся концепция 3D-печати углеродным волокном. Эта статья послужила подробным руководством по технологии трехмерного углеродного волокна с определением и объяснением различных концепций.

Надеюсь, теперь вы осведомлены о плюсах и минусах использования нитей из углеродного волокна и о типах 3D-принтеров, которые с ними хорошо работают.

Доступность принтеров из углеродного волокна также является соблазном для использования технологии, которая обеспечивает более надежную продукцию, чем стандартные пластиковые нити.