Technologie d'impression 3D utilisant la fibre de carbone composite traditionnelle
La fibre de carbone pour impression 3D est peut-être la technologie de fabrication additive la plus recherchée après le métal De plus, avec le développement de la fabrication additive, une imprimante pouvant utiliser des matériaux insaisissables est enfin devenue réalité, mais toutes les imprimantes 3D en fibre de carbone ne sont pas du type. Les fibres coupées servent à renforcer les thermoplastiques traditionnels, tandis que d'autres utilisent des fibres longues continues placées à l'intérieur d'une matrice thermoplastique de base (généralement remplie de fibres coupées) pour créer un «squelette» à l'intérieur de la pièce.
Introduction de la fibre de carbone
La fibre de carbone est composée d'une chaîne d'atomes de carbone disposés ensemble et possède une très grande résistance à la traction. Cependant, lorsque nous les utilisons seules, leur nature mince et fragile les rend faciles à rompre dans toute application pratique. La valeur de l’existence propre n’est pas grande, mais lorsque les liants sont utilisés pour regrouper et coller des fibres, celles-ci répartissent la charge en douceur et forment un composite très solide et léger, notamment les composites en fibres de carbone. Il est principalement utilisé dans les industries de l’aérospatiale et de l’automobile, où le rapport résistance / poids est prédominant. De plus, les adhésifs utilisés traditionnellement sont principalement des résines thermodurcissables.
Technologie d'impression en fibre de carbone
Avec le développement de la technologie d’impression 3D, nous pouvons utiliser la fibre de carbone pour l’impression 3D (le dernier développement de la technologie d’impression 3D). Cependant, contrairement au procédé standard pour la fibre de carbone, les matériaux de liaison utilisés sont différents. La résine thermodurcissable ne fond pas et ne peut donc pas être extrudée à travers la buse (c.-à-d. Qu'elle ne peut pas être utilisée dans la technologie d'impression 3D). Par conséquent, afin de résoudre ce problème, Les imprimantes 3D remplacent les résines thermodurcissables par des thermoplastiques faciles à imprimer Bien que ces pièces imprimées ne résistent pas à la chaleur comme les composites en fibres de carbone à matrice de résine, elles renforcent la résistance des thermoplastiques en raison de l'incorporation de fibres de carbone.
Impression fibre de carbone hachée vs impression fibre de carbone continue
Il existe actuellement deux méthodes d'impression des fibres de carbone: les thermoplastiques chargés de fibres de carbone coupés et les matériaux renforcés de fibres de carbone continues, parmi lesquels, d'une part, les thermoplastiques chargés de fibres de carbone déchiquetés sont imprimés sur des imprimantes FFF (FDM) standard, dont le composant principal est thermoplastique Plastique (PLA, ABS ou nylon) et fibre de carbone finement découpée.En revanche, la fabrication en continu de fibre de carbone est un procédé d'impression unique qui consiste à placer des faisceaux de fibre de carbone continus dans des substrats thermoplastiques FFF (FDM) standard.
Bien que la fibre de carbone soit utilisée dans la fabrication de plastiques remplis de fibres de carbone coupées et de fibres continues, la différence entre eux est énorme: il est donc essentiel de comprendre le fonctionnement de chaque méthode et son application idéale pour vous aider à prendre une décision éclairée. Quelles mesures devriez-vous prendre dans la fabrication additive?
Impression 3D en fibre de carbone - thermoplastique chargé de fibre de carbone hachée
Parlant simplement, La fibre de carbone hachée est un renforçateur thermoplastique standard Il permet aux entreprises d’imprimer des matériaux généralement plus faibles pour augmenter leur résistance mécanique.Le matériau est ensuite mélangé à un thermoplastique et le mélange obtenu est extrudé dans une bobine pour le processus de fabrication de filaments de filament (FFF). Pour préparation par FFF Matériau composite, composé de fibres coupées courtes (généralement de carbone) mélangées à des thermoplastiques traditionnels tels que le nylon, l’ABS ou le PLA.Selon le procédé FFF, les fibres coupées augmentent la résistance, la rigidité et l’augmentation du modèle. La stabilité dimensionnelle du modèle, ainsi que l'état de surface et la précision.
Cette méthode est non seulement un avantage: certaines fibres courtes renforcées par des fibres augmentent la résistance en sursaturant le matériau, ce qui nuit non seulement à la qualité générale de la pièce, mais également à la qualité de sa surface et à sa précision. La fibre de carbone est fabriquée car elle offre la résistance et l'apparence requises pour les tests internes ou les composants destinés aux clients.
Impression 3D en fibre de carbone - renforcée par la fibre continue
La fibre de carbone continue est la clé de la véritable résistance des composites renforcés L'avantage de remplacer les pièces métalliques traditionnelles par des pièces composites imprimées en 3D est qu'elles peuvent atteindre une résistance similaire pour une petite fraction du poids, ce qui en fait une solution économique en termes d'efficacité. Utilisation de la technologie de fabrication de filaments continus (CFF) incrustée dans des thermoplastiques. Les imprimantes utilisant cette méthode impriment des fibres continues à haute résistance (telles que des fibres de carbone) par le biais d'une seconde buse d'impression en thermoplastique extrudé FFF. Fibre de verre ou Kevlar): Cela permet aux fibres de renforcement de former la "colonne vertébrale" de la partie imprimée, produisant un effet dur, résistant et durable.
La fibre de carbone continue non seulement augmente la résistance, mais permet également aux utilisateurs de renforcer de manière sélective les zones où une plus grande durabilité est requise En raison de la nature FFF du processus principal, vous pouvez choisir le renforcement couche par couche.A chaque couche, deux améliorations sont apportées: concentrique et isotrope. Le remplissage concentrique améliore chaque couche (interne et externe). La limite externe s'étend dans la pièce selon un nombre de cycles défini par l'utilisateur.Le remplissage isotrope forme un renforcement composite unidirectionnel sur chaque couche et le tissage de fibres de carbone peut être simulé en modifiant la direction du renforcement sur la couche. Cette stratégie permet aux industries de l'aérospatiale, de l'automobile et de la fabrication d'intégrer de nouvelles façons les matériaux composites dans leur flux de travail. Des outils tels que l'extrémité du bras, le palais mou et les montages CMM.
Aujourd'hui, le domaine de la fabrication additive a explosé et certaines imprimantes offrent la possibilité d'imprimer sur de la fibre de carbone, mais il est préférable de porter une attention particulière aux composites que vous achetez et aux applications que chaque fibre a déjà ouvertes. Fibre de carbone, sinon ce matériau est presque certainement composé de filaments coupés renforcés de fibres de carbone. Bien que les deux offrent une valeur indépendante, pouvoir les imprimer en même temps est le meilleur moyen de répondre à tous les besoins de votre application..