利用傳統(tǒng)復(fù)合材料碳纖維的3D打印技術(shù)

打印碳纖維可能是繼金屬之后目前最受追捧的增材制造技術(shù)。而且隨著增材制造領(lǐng)域的發(fā)展，當(dāng)前最新進(jìn)展就在于一種能夠利用難以捉摸材料的打印機(jī)終于成為現(xiàn)實(shí)。然而，并不是所有的碳纖維3D打印機(jī)都是一種類型的。有些機(jī)器可以利用微觀短切纖維來增強(qiáng)傳統(tǒng)的熱塑性塑料，而有的機(jī)器則是使用連續(xù)的長纖維鋪設(shè)在基礎(chǔ)熱塑性基質(zhì)(其中，通常也會填充短切纖維)內(nèi)部，以制造零件內(nèi)部的“骨架”。

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(jìn)行3D打印(3D打印技術(shù)的最新進(jìn)展)。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(即不能用于3D打印技術(shù))，所以為了解決這個問題，3D打印機(jī)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(shí)增強(qiáng)了熱塑性塑料的強(qiáng)度。

短切碳纖維打印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(qiáng)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(jī)進(jìn)行打印的，其主要組成材料是熱塑性塑料(PLA，ABS或尼龍)與細(xì)小的短切碳纖維。另一方面，連續(xù)碳纖維制造是一種獨(dú)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。

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(qiáng)度。但是，當(dāng)我們單獨(dú)使用它們時，其薄而脆的特性使它們在任何實(shí)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(qiáng)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。

雖然短切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。