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长、短碳纤维的3D打印技术有哪些?

2018-11-25

利用传统复合材料碳纤维的3D打印技术


打印碳纤维可能是继金属之后目前最受追捧的增材制造技术。而且随着增材制造领域的发展,当前最新进展就在于一种能够利用难以捉摸材料的打印机终于成为现实。然而,并不是所有的碳纤维3D打印机都是一种类型的。有些机器可以利用微观短切纤维来增强传统的热塑性塑料,而有的机器则是使用连续的长纤维铺设在基础热塑性基质(其中,通常也会填充短切纤维)内部,以制造零件内部的“骨架”。

利用传统复合材料碳纤维的3D打印技术.jpg

碳纤维打印技术


随着3D打印技术的发展,我们可以使用碳纤维进行3D打印(3D打印技术的最新进展)。然而,与标准的碳纤维工艺不同的地方就在于所用的粘合材料不同。由于之前所用的粘结剂热固性树脂不会熔化,因此其不能通过喷嘴挤出(即不能用于3D打印技术),所以为了解决这个问题,3D打印机采用易于打印的热塑性塑料替代热固性树脂。虽然这些打印的部件不如树脂基质碳纤维复合材料那样耐热,但它们由于碳纤维的混入,确实增强了热塑性塑料的强度。


短切碳纤维打印vs连续碳纤维打印


目前有两种碳纤维打印方法:短切碳纤维填充热塑性塑料和连续碳纤维增强材料。其中,一方面,切碎的碳纤维填充热塑性塑料是通过标准FFF(FDM)打印机进行打印的,其主要组成材料是热塑性塑料(PLA,ABS或尼龙)与细小的短切碳纤维。另一方面,连续碳纤维制造是一种独特的印刷工艺,其将连续的碳纤维束铺设到标准FFF(FDM)热塑性基材中。


碳纤维的介绍


碳纤维是由排列在一起的碳原子链组成的,且具有极高的拉伸强度。但是,当我们单独使用它们时,其薄而脆的特性使它们在任何实际应用中很容易破碎,所以其自我存在的价值并不高。然而,当使用粘接剂将纤维分组并粘附在一起时,纤维平稳地分布载荷,并形成一种非常坚固且质地轻的复合材料。其中,这些碳纤维复合材料主要是以片材,管材或定制模塑特征的形式出现,并广泛应用于航空航天和汽车等以强度重量比为主导的行业。而且,传统上使用的粘合剂多为热固性树脂。


虽然短切碳纤维填充塑料和连续纤维制造都使用碳纤维,但它们之间的差异是巨大的。所以了解每种方法的工作原理及其理想的应用将会有助于您做出明智的决策,确定您在增材制造工作中应采取哪些措施。


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