Стекловолокно против углеродного волокна: выбор правильного армирования для 3D-печати

И стекловолокно, и углеродное волокно — проверенные армирующие материалы, славящиеся своей высокой тенсильной прочностью в композитной инженерии. Пока они разделяют похожие характеристики производительности, их истории, стоимостные структуры и типичные приложения заметно различаются.

Стекловолокно долгое время было рабочей лошадкой доступных структурных компонентов — корпусов лодок, недорогих приспособлений и дренажных систем. В противовес, углеродное волокно ассоциируется со скоростью и премиальной производительностью, украшая гоночные болиды, новые пассажирские самолёты и другие высококонцевые аэрокосмические и авто детали. В арене 3D-печати оба волокна улучшают инженерные печати, но их свойства направляют выбор материала для данного приложения.

Ниже мы сравниваем два, чтобы помочь вам определить лучшее непрерывное армирующее волокно для ваших нужд.

Получить бесплатный образец детали

Стекловолокно

Стекловолокно производится нагреванием неорганического кварцевого песка до экстремальных температур, вытягиванием расплавленного материала в ультра-тонкие пряди. Эти аморфные стеклянные волокна обладают экстраординарной тенсильной прочностью. Markforged предлагает два варианта стекловолокна для 3D-печати:

• Стандартное стекловолокно
• Высокопрочное высокотемпературное (HSHT) стекловолокно

Непрерывное армирование стекловолокном даёт впечатляющие приросты производительности. По сравнению с ABS, детали, напечатанные со стекловолокном, примерно в 20 раз прочнее и в 10 раз жёстче в растяжении, делая его идеальным для цеховых инструментов, приспособлений и высокопрочных прототипов, где стоимость — приоритет.

HSHT стекловолокно превосходит в высокотемпературных, удароустойчивых приложениях. Его термостойкость и изгибная прочность вторые только после углеродного волокна, позволяя ему заменять критические механически обработанные алюминиевые детали за долю стоимости.

Оба варианта стекловолокна предлагают уникальные вторичные выгоды. Когда деталь изнашивается, нижележащие волокна могут стать экспонированными, раскрывая белые пряди, действующие как визуальный индикатор износа. Это не только сигнализирует о грядущем конце жизни, но и способствует долговечности детали, предоставляя вторичную, тёклую поверхность, устойчивую к дальнейшему повреждению.

В циклических нагрузочных сценариях HSHT стекловолокно пластически уходит с минимальным возвратом, избегая катастрофического режима отказа, иногда видимого с углеродным волокном. Поскольку оба волокна аморфны, они также обеспечивают превосходную радиолученость для RF и антенных базовых применений.

Заказать демо

Углеродное волокно

Углеродное волокно происходит из органических полимеров, обработанных при относительно низких температурах. Его кристаллическая структура, достигнутая через сложные химические, термические и механические обработки, даёт одно из самых высоких соотношений прочность/вес — перевосходящее сталь и титан.

В 3D-печати углеродное волокно — go-to непрерывное армирование для жёсткости. Оно доставляет примерно 25× жёсткости ABS и удваивает жёсткость любого другого волокна Markforged.

При бенчмаркинге против алюминия 6061, углеродно-волоконные печати демонстрируют на 50% выше соотношение прочность/вес в изгибе и ошеломляющие 300% прирост в тенсильном моменте, делая его премьерным материалом для максимальной механической производительности.

Инструментарий Markforged из углеродного волокна применялся для конформных joutов, специализированных приспособлений и высококонцевых моторспортивных компонентов, от глобальных OEM до единичных прототипов. Компания также партнерит в инициативах Industry 4.0, доставляя ультра-лёгкие, высоко демпфированные конформные инструменты, позволяющие передовое генеративное дизайн-производство без дорогой пост-обработки.

В чём разница между 3D-принтером и CNC-станком?

Углеродное волокно против стекловолокна: финальный вердикт

Оба волокна приносят уникальные преимущества 3D-печатным деталям. Стекловолокно предлагает экономичную прочность и отличную термостойкость, в то время как углеродное волокно даёт беспрецедентную жёсткость и превосходное соотношение прочность/вес. Выберите материал, соответствующий требованиям производительности, стоимости и среды вашего приложения.

Нужна помощь с выбором? Свяжитесь с нами для экспертного гайда или скачайте наш бесплатный Design Guide for 3D Printing with Composites для исследования продвинутых приложений.