ВСЕ, ЩО ПОТРІБНО ЗНАТИ ПРО 3D-ДРУК З ВУГЛЕДНОГО ВОЛОКНА

Перш ніж почати працювати з 3D-друком із вуглецевого волокна, ознайомтеся з основною інформацією, яку зібрали спеціально для вас. Читайте далі і дізнаєтеся про переваги, недоліки, історію та застосування 3D-друку з вуглецевого волокна.

ВУГЛЕДНЕ ВОЛОКНО ЯК МАТЕРІАЛ

Вуглецеве волокно буває різних форм. Може використовуватися разом зі смолою та формами; його можна комбінувати з полімерами у композитній формі. Воно використовувалося для всього, від лампочок до високопродуктивних гоночних автомобілів - і навіть проходило випробування на ракетах, що летять на Марс. Незважаючи на широкий діапазон застосування, найбільш очевидною перевагою вуглецевого волокна є його високе співвідношення міцності та ваги.

Історія

Вуглецеві волокна були вперше виявлені Томасом Едісоном наприкінці 19 століття для використання як нитки розжарення в перших лампах. Наприкінці 1950-х років Union Carbide Corporation вперше усвідомила переваги у міцності, яких можна досягти за допомогою додаткових методів обробки. Протягом наступних 50 років виробничі технології просунулися далі, і сьогодні вуглецеве волокно стало повсюдним продуктом із високими експлуатаційними характеристиками, від гоночних автомобілів до літаків.

Виробництво

Як правило, все вуглецеве волокно виробляється за допомогою шестиетапного процесу. PAN (поліакрилонітрил) виходить як побічний продукт нафти і зазвичай є кращим матеріалом для вуглецевого волокна. ПАН змішується з іншими інгредієнтами та перетворюється на волокна товщиною до 10% від товщини людського волосся. Потім волокна окислюються для стабілізації зчеплення перед проходженням карбонізації, під час якої волокна нагріваються до температури 1000°C для видалення домішок. Потім поверхню обробляють для поліпшення зчеплення перед заключним етапом калібрування, на якому покриваються волокна і прядуть в нитки різної товщини.

Потім така пряжа може піддаватися подальшій переробці різними способами, залежно від кінцевого застосування. Пряжа може бути сплетена в листи або, у разі 3D-друку, вона може бути нарізана на короткі волокна, змішана з базовим полімером, а потім екструдована в нитку для 3D-принтера.

Готове нарізане вуглецеве волокно для створення полімеру для 3Д друку

3D-ДРУК З ВУГЛЕДНОГО ВОЛОКНА

3D-друк вуглецевим волокном означає вибір відповідних композитів. Базовий полімер може визначати кінцеві властивості деталі, а також міркування, які необхідно враховувати під час 3D-друку. Нижче ви побачите різні композити для 3D-принтера з вуглецевого волокна і деякі з їх сильних та слабких сторін.

Вуглецеве нейлонове волокно PA CF

Нейлонове вуглецеве волокно - один із найпопулярніших композитів, коли йдеться про 3D-принтер. Це тому, що нейлон вже має бажані властивості для інженерних завдань. Має високий ступінь міцності і високу термостійкість. Він також має високий ступінь міцності, який врівноважує крихкість самого вуглецевого волокна. Потенційним недоліком нейлону є його гігроскопічність, що робить ще більш важливим наявність захищеного середовища для котушок з вуглецевим нейлоновим волокном, такий як майларовий мішок і герметичний відсік для матеріалу.

Вуглецеве волокно АБС. ABS CF

АБС – добре відомий матеріал завдяки його широкому застосуванню у ливарних споживчих товарах. У 3D-друку вуглецевим волокном ABS працює як твердий базовий полімер через свої властивості. Вуглецеве волокно ABS також має тенденцію мати дуже гарну поверхню, що майже завжди вітається незалежно від того, є додаток прототипом або частиною кінцевого продукту. Одним із недоліків цього з'єднання є те, що для нього потрібна нагріта 3D камера принтера, яка зазвичай зустрічається тільки в 3D-принтерах вищого класу.

Вуглецеве волокно PETG CF

PETG - це матеріал, відомий своєю стійкістю до хімічних речовин та вологи в цілому, що робить його хорошим композитним полімером для 3D-принтера, в умовах схильності до такого впливу. Приклади таких застосувань включають деталі, які можуть контактувати з рідинами, що охолоджують, або просто продукти, які будуть використовуватися на відкритому повітрі в дощовому кліматі.

Вуглецеве волокно PEEK CF

PEEK - один із найефективніших термопластів, колись винайдених.

Нитка PEEK-CF включає вуглецеві волокна для підвищення міцності. Рубане вуглецеве волокно надає друкованим деталям високої жорсткості та стабільності розмірів. Цей матеріал забезпечує тривалу роботу за температури до 240 ° C, включаючи виняткову хімічну стійкість. Ці властивості роблять його особливо придатним для заміни металу в критичних областях застосування у важких умовах кінцевого використання, таких як нафта та газ, аерокосмічна промисловість та автомобільстроїння. Займистість PEEK-CF низька, а також виділення диму та токсичних газів.

Завдяки високим механічним властивостям PEEK-CF використовується для відповідальних застосувань, дозволяючи у деяких випадках навіть замінювати металеві частини конструкції.

(Альтернатива) Скловолокно
Вуглець – не єдиний наповнювач для композитів для 3D-принтерів. Скловолокно є альтернативою 3D-друку з вуглецевого волокна, коли потрібно більш гнучкий кінцевий продукт. Його можна комбінувати з багатьма матеріалами того самого типу, і він може забезпечувати високу міцність так само, як вуглецеве волокно.

ПЕРЕВАГИ

➜ Міцний та легкий: найвідомішою властивістю вуглецевого волокна є співвідношення міцності та ваги, тому воно часто використовується у продуктах з високими експлуатаційними характеристиками. Це завдяки низькій щільності.

➜ Термостійкість: здатне витримувати вищі температури, ніж багато полімерів, і навіть збільшувати HDT цих полімерів при змішуванні з утворенням композиту.

➜ Жорсткість: хоча деякі полімери можуть мати високу міцність і довговічність, це часто відбувається за рахунок жорсткості. Здатність вуглецевого волокна зберігати форму при високих навантаженнях є величезним плюсом для багатьох сфер застосування.

Недоліки

➜ Дорого: через складні виробничі процеси вуглецевого волокна відомо, що цей матеріал досить дорогий, що робить його предметом розкоші, що є однією з причин, чому він з'являється у високоякісних продуктах, але не на масовому ринку.

➜ Крихкість : одним із недоліків високої жорсткості є те, що вуглецеве волокно може розколотися під великою силою удару. Це означає, що програми з такими навантаженнями не будуть ідеальними для вуглецевого волокна.