Раскрытие силы композитных материалов в 3D-печати

В нашем предыдущем блоге мы рассматривали компромиссы популярных термопластиков для 3D-печати. Хотя их низкая температура плавления и простота использования делают их идеальными для быстрого прототипирования, они часто не дотягивают по механической производительности — прочности, жёсткости и теплостойкости. 3D-печатные композиты Markforged, построенные на процессе, похожем на Fused Filament Fabrication, преодолевают эти ограничения и доставляют свойства, регулярно превосходящие обычные термопластики.

Прочитайте наше Руководство по дизайну композитов

Что такое композиты?

Композитные материалы объединяют два или более компонента для создания готового продукта с характеристиками, отличающимися от каждого компонента в отдельности. Типичный волокнистый композит состоит из матрицы, связывающей структуру, и усиления — такого как углеродное или стекловолокно — определяющего его механическое поведение. Синергия между матрицей и усилением позволяет композитам превосходить термопластики, оставаясь лёгкими. Например, многие укладки из углеродного волокна прочнее стали, веся лишь десятую её часть.

3D-печатные композиты Markforged сочетают нейлоновый термопластик под названием Onyx (матрица) с одним из четырёх непрерывных волокнистых усилений: углеродное, стекловолокно, высокопрочное высокотемпературное стекловолокно (HSHT) или Кевлар®.

Закажите демо

3D-печатные композиты

Как и все композиты, эти детали имеют матрицу и усиление. Onyx обеспечивает вязкость и гибкость, в то время как выбранное волокно даёт жёсткость, прочность или температурную стойкость.

Стекловолокно

Стекловолокно — наше входное усиление. Состоящее из стеклянных нитей, оно даёт впечатляющую производительность по низкой стоимости. В изгибных испытаниях стекловолокно в 4 раза прочнее и в 11 раз жёстче ABS, делая его идеальным для промышленных приспособлений, зажимов и других приложений, требующих больше прочности, чем чистый термопластик может дать.

Углеродное волокно

Углеродное волокно — самое прочное и жёсткое из волокон Markforged. Его соотношение прочность/вес почти в два раза выше, чем у алюминия 6061, позволяя 3D-печатным деталям превосходить механически обработанный металл и по производительности, и по весу. Поскольку оно минимально деформируется под нагрузкой, детали из углеродного волокна отлично подходят для приложений, где критичны точность и долговечность. Многие клиенты используют его для производства мягких зажимов, конечных деталей и производственного инструмента, который иначе обрабатывался бы из металла.

Кевлар®

Кевлар® предлагает уникальную долговечность и более низкую плотность — на 15–20% легче других волокон. Он может пластически деформироваться без потери прочности, обеспечивая более плавный, предсказуемый режим отказа по сравнению с хрупким углеродным волокном. Детали, усиленные Кевларом, идеальны для сред с высоким движением или контактом: концевые эффекторы, манекены для краш-тестов, механические упоры.

Закажите бесплатный образец детали

Высокопрочное высокотемпературное стекловолокно (HSHT)

HSHT сочетает теплостойкость с исключительной ударной производительностью: в 30 раз выше ABS и более 100 раз выше PLA. Оно сохраняет жёсткость до 300 °F и высокоэластично — деформируется под нагрузкой и возвращается в форму при её снятии. Эти свойства делают HSHT идеальным для компонентов, подвергающихся повторному зажиму, термическим шокам или высоким ударным силам, таких как сварочные приспособления, термоформы и вкладыши форм.

Композитная 3D-печать

Композитная 3D-печать открывает новый спектр материальных свойств для всего производственного цикла. Выбирая правильное волокно — стекловолокно для рентабельной прочности, углеродное для ультра-высокой производительности, Кевлар для долговечности или HSHT для теплоустойчивых ударов — инженеры могут создавать детали, которые раньше были невозможны или запредельно дороги.

Хотите узнать, как 3D-печать может трансформировать ваш бизнес? Поговорите с одним из наших продуктовых специалистов.