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長、短碳纖維的3D打印技術有哪些?

2018-11-25

利用傳統複合材料碳纖維的3D打印技術


打印碳纖維可能是繼金屬之後目前最受追捧的增材製造技術。而且隨著增材製造領域的發展,當前最新進展就在於一種能夠利用難以捉摸材料的打印機終於成為現實。然而,並不是所有的碳纖維3D打印機都是一種類型的。有些機器可以利用微觀短切纖維來增強傳統的熱塑性塑料,而有的機器則是使用連續的長纖維鋪設在基礎熱塑性基質(其中,通常也會填充短切纖維)內部,以製造零件內部的“骨架”。

利用傳統複合材料碳纖維的3D打印技術.jpg

碳纖維打印技術


隨著3D打印技術的發展,我們可以使用碳纖維進行3D打印(3D打印技術的最新進展)。然而,與標準的碳纖維工藝不同的地方就在於所用的粘合材料不同。由於之前所用的粘結劑熱固性樹脂不會熔化,因此其不能通過噴嘴擠出(即不能用於3D打印技術),所以為了解決這個問題,3D打印機采用易於打印的熱塑性塑料替代熱固性樹脂。雖然這些打印的部件不如樹脂基質碳纖維複合材料那樣耐熱,但它們由於碳纖維的混入,確實增強了熱塑性塑料的強度。


短切碳纖維打印vs連續碳纖維打印


目前有兩種碳纖維打印方法:短切碳纖維填充熱塑性塑料和連續碳纖維增強材料。其中,一方麵,切碎的碳纖維填充熱塑性塑料是通過標準FFF(FDM)打印機進行打印的,其主要組成材料是熱塑性塑料(PLA,ABS或尼龍)與細小的短切碳纖維。另一方麵,連續碳纖維製造是一種獨特的印刷工藝,其將連續的碳纖維束鋪設到標準FFF(FDM)熱塑性基材中。


碳纖維的介紹


碳纖維是由排列在一起的碳原子鏈組成的,且具有極高的拉伸強度。但是,當我們單獨使用它們時,其薄而脆的特性使它們在任何實際應用中很容易破碎,所以其自我存在的價值並不高。然而,當使用粘接劑將纖維分組並粘附在一起時,纖維平穩地分布載荷,並形成一種非常堅固且質地輕的複合材料。其中,這些碳纖維複合材料主要是以片材,管材或定製模塑特征的形式出現,並廣泛應用於航空航天和汽車等以強度重量比為主導的行業。而且,傳統上使用的粘合劑多為熱固性樹脂。


雖然短切碳纖維填充塑料和連續纖維製造都使用碳纖維,但它們之間的差異是巨大的。所以了解每種方法的工作原理及其理想的應用將會有助於您做出明智的決策,確定您在增材製造工作中應采取哪些措施。


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