兩種不同的碳纖維3D打印技術(shù)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(dāng)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(yīng)用中很容易破碎,，所以其自我存在的價值并不高,。然而，當(dāng)使用粘接劑將纖維分組并粘附在一起時,，纖維平穩(wěn)地分布載荷,，并形成一種非常堅固且質(zhì)地輕的復(fù)合材料,。其中，這些碳纖維復(fù)合材料主要是以片材,，管材或定制模塑特征的形式出現(xiàn),，并廣泛應(yīng)用于航空航天和汽車等以強度重量比為主導(dǎo)的行業(yè)。而且,，傳統(tǒng)上使用的粘合劑多為熱固性樹脂,。碳纖維可以提供與金屬相當(dāng)?shù)膹姸龋�但其重量卻非常輕,，在需要考慮重量與強度比的行業(yè),，如航空航天、汽車,、軌道交通等行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用前景,。傳統(tǒng)工藝制造碳纖維過程十分復(fù)雜并需要大量人力勞動，采用3D打印技術(shù)無疑會使碳纖維復(fù)合材料的制造更為便捷,，同時大大減少人工投入,。

碳纖維打印技術(shù)

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，我們可以使用碳纖維進行3D打印,。然而,，與標(biāo)準(zhǔn)的碳纖維工藝不同的地方就在于所用的粘合材料不同。由于之前所用的粘結(jié)劑熱固性樹脂不會熔化,，因此其不能通過噴嘴擠出,，所以為了解決這個問題，3D打印機采用易于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(zhì)碳纖維復(fù)合材料那樣耐熱,，但它們由于碳纖維的混入，確實增強了熱塑性塑料的強度,。

1. 短碳纖維打印

材料特點： 短纖增強尼龍,、PEEK、TPU等粉末材料

工藝特點：以一定比例混合短切碳纖維和尼龍材料,，通過激光燒結(jié)實現(xiàn)一體成型,。

通過FDM熔融擠出的方式打印碳纖維需要將碳纖維與熱熔塑料一起打印。PETG這種材料,，本身就有很好的延展性,，而且它能在承受更高的CF負載的同時保持一定的延展性和抗沖擊性。它能夠很好地粘附在多種構(gòu)建平臺上,，同時也具有優(yōu)異的層粘合,，而碳纖維的加入不僅增加了它的剛性和尺寸穩(wěn)定性。

PLA可能是最容易打印的，ABS與PETG強度更大,，尼龍難以打印,，但比起其他材料耐磨性最好。如果要與工業(yè)級零件競爭,，PEEK應(yīng)該是理想的選擇,，PEEK最強，最耐熱,，化學(xué)和抗潮濕性能最好,。桌面型打印機方面,，Markforged的設(shè)備還可以用來制造尼龍?zhí)祭w維增強材料,。

2. 連續(xù)碳纖維打印

材料特點：長纖增強PLA、尼龍,、PEEK等絲材

工藝特點：通過FDM技術(shù)將長纖維填充進常規(guī)絲材中,，起到增強作用。

短碳纖維打印vs連續(xù)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(xù)碳纖維增強材料,。其中,，一方面，切碎的碳纖維填充熱塑性塑料是通過標(biāo)準(zhǔn)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。另一方面,，連續(xù)碳纖維制造是一種獨特的印刷工藝,，其將連續(xù)的碳纖維束鋪設(shè)到標(biāo)準(zhǔn)FFF(FDM)熱塑性基材中。非凡士的Combot 200型3D打印機就采用連續(xù)碳纖維打印,，制件快速,，且兼容碳纖維材料的特殊物理性能。

雖然短碳纖維填充塑料和連續(xù)纖維制造都使用碳纖維,，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(yīng)用將會有助于您做出明智的決策，確定您在增材制造工作中應(yīng)采取哪些措施,。