3D-печатанный карбон: превосходная альтернатива алюминию при глобальном дефиците

Дефицит алюминия стимулирует спрос на новые материалы

С начала 2021 года цены на алюминий взлетели более чем на 50%. Рыночные аналитики прогнозируют, что этот тренд сохранятся как минимум ближайшие два года, создавая ограничения поставок по многим отраслям.

По данным Jyske Bank, глобальный дефицит обусловлен тремя ключевыми драйверами: стимулированные стимулами потребительские расходы, быстрый рост устойчивых технологий, полагающихся на алюминий (ветряки, электромобили), и расширенное производство и внутреннее потребление Китая.

Почему 3D-печатанный карбон — логическая замена

Технология карбона Markforged предлагает убедительную альтернативу для компонентов, традиционно обрабатываемых из алюминия. Карбон обладает самым высоким отношением прочность/вес среди наших усиливающих волокон — в шесть раз прочнее и в восемнадцать раз жестче Onyx, нашего коротковолокнистого композита.

В комбинации с композитной базой вроде Onyx, непрерывное волокнистое усиление может производить детали, соперничающие с производительностью алюминия 6061-T6. Материал экстремально жесткий, прочный и может автоматически печататься в сложных геометриях, позволяя оптимизированные легкие дизайны.

Что такое карбон?

Карбоновые волокна состоят из плотно упакованных атомов углерода, образующих кристаллические нити диаметром 5–10 микрон. В производстве тысячи этих нит 묶ются в товы и интегрируются с термопластическими или термореактивными матрицами для создания инженерных композитов.

Ключевые преимущества включают:

• Высокую жесткость и растяжную прочность, сравнимую с алюминием
• Значительно более низкую плотность, чем сталь и алюминий
• Отличную стойкость к теплу и химикатам

Карбон как жизнеспособная замена алюминию

Непрерывное волокнистое усиление (CFR) позволяет карбону достичь прочности алюминия, добавляя превосходную жесткость, ударную стойкость, теплотерпимость и долговечность.

CFR дает дизайнерам гибкость: вы можете задать количество и размещение волокна внутри детали, адаптируя усиление под точные нагрузочные пути.

Свойства карбона против алюминия

По сравнению с алюминием 6061-T6, 3D-печатный карбон предлагает на 50% выше отношение прочность/вес на изгиб и на 300% увеличение растяжной производительности. Он также достигает изгибной прочности 540 МПа, превосходя алюминий (<480 МПа).

См. наш подробный даташит по прочности для детальных измерений.

Как работает 3D-печать с карбоном

Принтеры Markforged сначала строят внешнюю оболочку и заполнение, используя Onyx — термопластик, наполненный короткими карбоновыми нитями — через плавление нити (FFF). Вторая сопла затем вкладывает длинные нити CFR, избирательно усиливая периметры, ключевые фичи или целые слои на основе нагрузочных требований.

Хотите узнать больше?

Поговорите со специалистом по 3D-печати сегодня.

Ресурсы

• Вводное руководство: 3D-печать с карбоном
• Измерения прочности карбона (ASTM)