Tecnología de impresión 3D utilizando fibra de carbono compuesta tradicional
La impresión 3D de fibra de carbono puede ser la tecnología de fabricación de aditivos más buscada después del metal Y con el desarrollo de la fabricación aditiva, el último desarrollo es que una impresora que puede usar materiales difíciles de alcanzar finalmente se ha convertido en una realidad. Sin embargo, no todas las impresoras 3D de fibra de carbono son un tipo. Algunas máquinas pueden usar microscópicos Las fibras cortadas se usan para reforzar los termoplásticos tradicionales, mientras que otras utilizan fibras largas y continuas colocadas dentro de una matriz termoplástica base (que generalmente está rellena con fibras cortadas) para crear un "esqueleto" dentro de la pieza.
Introducción de fibra de carbono.
La fibra de carbono se compone de una cadena de átomos de carbono dispuestos juntos y tiene una resistencia a la tracción muy alta. Sin embargo, cuando los usamos solos, su naturaleza delgada y quebradiza los rompe fácilmente en cualquier aplicación práctica, por lo que El valor de la autoexistencia no es alto. Sin embargo, cuando se usan aglomerantes para agrupar y adherir las fibras, las fibras distribuyen la carga suavemente y forman un compuesto muy fuerte y liviano. Entre estos, los compuestos de fibra de carbono Es principalmente en forma de lámina, tubería o características moldeadas a medida, y se utiliza ampliamente en las industrias aeroespacial y automotriz donde predomina la relación resistencia / peso. Además, los adhesivos que se usan tradicionalmente son en su mayoría resinas termoestables.
Tecnología de impresión de fibra de carbono
Con el desarrollo de la tecnología de impresión 3D, podemos usar fibra de carbono para la impresión 3D (el último desarrollo de la tecnología de impresión 3D). Sin embargo, a diferencia del proceso de fibra de carbono estándar, los materiales de unión utilizados son diferentes. Debido al aglutinante utilizado anteriormente. La resina termoestable no se funde, por lo que no puede extruirse a través de la boquilla (es decir, no se puede usar en la tecnología de impresión 3D), por lo que para resolver este problema, Las impresoras 3D reemplazan las resinas termoestables con termoplásticos fáciles de imprimir Aunque estas piezas impresas no son tan resistentes al calor como los materiales compuestos de fibra de carbono de matriz de resina, sí mejoran la resistencia de los termoplásticos debido a la incorporación de fibras de carbono.
Impresión de fibra de carbono cortada frente a impresión de fibra de carbono continua
Actualmente existen dos métodos de impresión de fibra de carbono: termoplásticos rellenos de fibra de carbono y materiales reforzados con fibra de carbono continua. Entre ellos, por un lado, los termoplásticos rellenos de fibra de carbono se imprimen en impresoras estándar FFF (FDM), cuyo componente principal es el termoplástico. Por otro lado, la fabricación continua de fibra de carbono es un proceso de impresión único que coloca los haces continuos de fibra de carbono en sustratos termoplásticos estándar FFF (FDM).
Aunque la fibra de carbono se utiliza en la fabricación de plásticos rellenos de fibra de carbono cortados y fibras continuas, la diferencia entre ellos es enorme. Por lo tanto, entender cómo funciona cada método y su aplicación ideal lo ayudará a tomar decisiones informadas. ¿Qué medidas debe tomar en la fabricación aditiva?
Impresión 3D de fibra de carbono - fibra de carbono picada rellena de termoplástico
Simplemente hablando La fibra de carbono cortada es un reforzador termoplástico estándar Permite a las empresas imprimir materiales generalmente más débiles para aumentar su resistencia mecánica. Luego, el material se mezcla con un termoplástico y la mezcla resultante se extruye en una bobina para el proceso de Fabricación de Filamentos de Filamentos (FFF). Para preparación por FFF Material compuesto, compuesto por fibras cortas (generalmente fibras de carbono) mezcladas con termoplásticos tradicionales como nylon, ABS o PLA. En el proceso de FFF, las fibras cortadas aumentan la resistencia, rigidez y aumento del modelo. La estabilidad dimensional del modelo, así como el acabado superficial y la precisión.
Este método no solo es una ventaja. Algunas fibras reforzadas con fibra corta aumentan la resistencia al sobre saturar el material. Esto no solo daña la calidad general de la pieza, sino que también reduce la calidad de la superficie y la precisión de la pieza. Por lo tanto, la parte prototipo y la parte de uso final se pueden usar brevemente. La fibra de carbono se fabrica porque proporciona la resistencia y apariencia requeridas para las pruebas internas o los componentes orientados al cliente.
Impresión 3D de fibra de carbono - mejorada con fibra continua
La fibra de carbono continua es la clave para una verdadera resistencia compuesta reforzada La ventaja de reemplazar las piezas metálicas tradicionales por piezas compuestas impresas en 3D es que pueden lograr una resistencia similar en una pequeña fracción del peso, por lo que, en términos de eficiencia, esta es una solución rentable. El uso de tecnología de fabricación continua de filamentos (CFF) incrustada en termoplásticos. Las impresoras que utilizan este método imprimen fibras continuas de alta resistencia (como fibra de carbono) a través de una segunda boquilla de impresión en un termoplástico extruido FFF. Fibra de vidrio o Kevlar). Esto permite que las fibras de refuerzo formen la "columna vertebral" de la parte impresa, produciendo un efecto duro, fuerte y duradero.
La fibra de carbono continua no solo aumenta la resistencia, sino que también permite a los usuarios reforzar selectivamente las áreas donde se requiere una mayor durabilidad Debido a la naturaleza FFF del proceso central, puede elegir dónde se debe reforzar capa por capa. En cada capa, hay dos mejoras: concéntrica e isotrópica. El relleno concéntrico mejora cada capa (interna y externa) El límite exterior, y se extiende hacia la parte mediante un número de ciclos definido por el usuario. El relleno isotrópico forma un refuerzo compuesto unidireccional en cada capa, y el tejido de fibra de carbono se puede simular cambiando la dirección del refuerzo en la capa. En general, estas mejoras La estrategia permite a las industrias aeroespacial, automotriz y de manufactura integrar materiales compuestos en su flujo de trabajo de nuevas maneras. Las piezas impresas pueden usarse como herramientas y accesorios (todo lo cual requiere fibra de carbono continua para simular de manera efectiva las propiedades del metal). Herramientas como el extremo del brazo, paladar blando y accesorios CMM.
Hoy en día, el campo de la fabricación aditiva ha explotado y algunas impresoras ofrecen la posibilidad de imprimir en fibra de carbono. Sin embargo, es mejor prestar atención a los compuestos que compre y las aplicaciones que cada fibra ya ha abierto. A menos que indique que es continuo Fibra de carbono, de lo contrario, este material está casi seguramente compuesto por filamentos reforzados de fibra de carbono. Si bien ambos ofrecen un valor independiente, ser capaz de imprimir ambos al mismo tiempo es la mejor manera de satisfacer todas las necesidades de su aplicación..