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。短切碳纖維填充熱塑性塑料是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)FFF(FDM)打印機(jī)進(jìn)行打印,由熱塑性塑料(pla,ABS或尼龍)組成,這種熱塑性塑料由微小的短切原絲進(jìn)行增強(qiáng),即碳纖維。另一方面,連續(xù)碳纖維制造是一種獨(dú)特的打印工藝,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。短切碳纖維基本上是標(biāo)準(zhǔn)熱塑性塑料的增強(qiáng)材料。它允許以更高的強(qiáng)度打印一般來(lái)說(shuō)性能較弱的材料。然后將該材料與熱塑性塑料混合,并將所得混合物擠壓成用于熔融長(zhǎng)絲制造(FFF)技術(shù)的線軸。對(duì)于使用FFF方法的復(fù)合材料,材料由短切纖維(通常是碳纖維)與傳統(tǒng)熱塑性塑料(如尼龍、ABS或聚乳酸)混合而成。盡管FFF工藝保持不變,但短切纖維增加了模型的強(qiáng)度、剛度,并改善了尺寸穩(wěn)定性,表面光潔度和精度。3D 打印中碳纖維的存在,提高了打印物件的抗紫外線老化能力。天津立體3D打印機(jī)碳纖維
碳纖維3D打印使用連續(xù)纖維進(jìn)行增強(qiáng)。連續(xù)碳纖維是真正的優(yōu)勢(shì)所在。這是一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案,可以用3D打印復(fù)合材料部件替代傳統(tǒng)的金屬部件,因?yàn)樗褂弥亓康囊恍〔糠志湍軐?shí)現(xiàn)類似的強(qiáng)度。它可以使用連續(xù)長(zhǎng)絲制造(CFF)技術(shù)把材料鑲嵌在熱塑性塑料中。使用這種方法的打印機(jī)在打印時(shí)通過(guò)FFF擠出的熱塑性塑料內(nèi)的第二個(gè)印刷噴嘴鋪設(shè)連續(xù)的纖維(例如碳纖維,玻璃纖維或Kevlar)。增強(qiáng)纖維構(gòu)成印刷部件的“主干”,產(chǎn)生堅(jiān)硬,堅(jiān)固和耐用的效果。什么是3D打印機(jī)碳纖維分類碳纖維打印機(jī)主要應(yīng)用于航空航天、汽車制造等領(lǐng)域?。
?碳纖維3D打印機(jī)的原理?主要涉及到使用三維數(shù)據(jù)模型來(lái)指導(dǎo)工程塑料線材、粉末和樹脂等特定材料的層層累積,從而形成三維實(shí)體。這一過(guò)程基于建模軟件創(chuàng)建的三維模型,通過(guò)切片軟件將模型切割成一定厚度的片層,轉(zhuǎn)換為二維圖形。隨后,這些二維圖形被逐層處理、堆放和積累,形成三維實(shí)體。碳纖維3D打印技術(shù)利用聚合物(如尼龍)作為基體,結(jié)合連續(xù)碳纖維增強(qiáng)材料,以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的3D打印。這種技術(shù)不僅提高了打印件的強(qiáng)度和剛度,還允許在打印過(guò)程中控制沉積速率,從而生成具有特定結(jié)構(gòu)和特性的零件,這些特性和結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)復(fù)合材料制造方法難以實(shí)現(xiàn)的?。
碳纖維3D打印在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例在航空航天領(lǐng)域,碳纖維3D打印正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。例如,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的一些復(fù)雜冷卻通道部件通過(guò)碳纖維3D打印技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)制造工藝難以加工出這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度要求極高的部件,而3D打印則可以根據(jù)設(shè)計(jì)模型精確地逐層構(gòu)建。碳纖維材料的度和低密度特性,使得這些部件在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)重量,提高了燃油效率。另外,一些衛(wèi)星的天線支架、航天器的輕量化結(jié)構(gòu)件也采用碳纖維3D打印制造。這些部件在太空極端環(huán)境下,憑借碳纖維的優(yōu)異性能,能夠穩(wěn)定運(yùn)行,為航空航天事業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。碳纖維3D打印機(jī)直接數(shù)字化制造,無(wú)需開模,縮短研發(fā)周期,尤其適合小批量定制化生產(chǎn),降低成本。
碳纖維3D打印對(duì)汽車制造輕量化的推動(dòng)汽車制造行業(yè)正積極探索碳纖維3D打印技術(shù)以實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)。碳纖維3D打印可用于制造汽車的高性能零部件,如車身框架、輪轂等。與傳統(tǒng)金屬材料相比,碳纖維3D打印的車身框架重量可大幅降低,同時(shí)保持甚至超越原有的強(qiáng)度和剛度。這不僅有助于降低汽車的整體重量,提高燃油經(jīng)濟(jì)性,減少尾氣排放,還能提升汽車的操控性能和加速性能。例如,一些超級(jí)跑車制造商已經(jīng)開始嘗試使用碳纖維3D打印技術(shù)制造定制化的車身部件,使車輛在輕量化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更高的速度和更好的駕駛體驗(yàn),汽車制造向更環(huán)保、更高效的方向發(fā)展。3D 打印機(jī)利用碳纖維打印的模具,耐磨性遠(yuǎn)超普通材料模具。上海雙噴頭3D打印機(jī)碳纖維
3D 打印機(jī)搭配碳纖維,制造出的藝術(shù)雕塑既精美又具有良好的抗沖擊性。天津立體3D打印機(jī)碳纖維
碳纖維3D打印的精度與表面質(zhì)量控制碳纖維3D打印的精度和表面質(zhì)量控制是技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于碳纖維本身的特性以及與基體材料的復(fù)合情況,在打印過(guò)程中需要精確控制多個(gè)參數(shù)。打印溫度對(duì)碳纖維與基體材料的融合以及材料的流動(dòng)性有著重要影響,過(guò)高或過(guò)低的溫度都可能導(dǎo)致打印缺陷。打印速度也需要合理調(diào)整,過(guò)快可能導(dǎo)致材料擠出不均勻,影響精度,過(guò)慢則會(huì)降低生產(chǎn)效率。在表面質(zhì)量控制方面,后期處理工藝至關(guān)重要。例如,采用打磨、拋光、涂覆等工藝可以改善碳纖維3D打印制品的表面粗糙度,使其達(dá)到更高的光潔度要求,滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)外觀和性能的需求。天津立體3D打印機(jī)碳纖維