纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能,主要取決于增強(qiáng)纖維和基體材料以及兩者之間的界面結(jié)合性能。而界面結(jié)合性能受纖維與基體間的機(jī)械摩擦力和化學(xué)鍵結(jié)合力強(qiáng)弱的影響。其中機(jī)械摩擦力與纖維的比表面積、表面形態(tài)等因素有關(guān),化學(xué)鍵作用力則與纖維和基體的化學(xué)活性以及二者的化學(xué)交互作用有關(guān)。碳纖維表面處理的目的就是為了增大纖維的比表面積,增強(qiáng)纖維表面的化學(xué)與物理活性,從而改善碳纖維和基體樹脂之間的結(jié)合強(qiáng)度,提高復(fù)合材料的整體力學(xué)性能采用 3D 打印機(jī)和碳纖維,能制造出復(fù)雜結(jié)構(gòu)且高性能的汽車零部件。山東工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)碳纖維
在碳纖維3D打印中,有兩種主要的碳纖維形式:短切碳纖維絲和連續(xù)碳纖維。短切碳纖維絲是由斷裂的碳纖維段與熱塑性粒料混合制成,適用于擠出3D打印。而連續(xù)碳纖維則通過(guò)預(yù)先浸漬熱塑性尼龍,從特種擠出機(jī)中沉積,用于增強(qiáng)塑料零件的打印。這兩種形式的碳纖維都能顯著提高打印件的機(jī)械性能,但各有特點(diǎn),適用于不同的應(yīng)用需求?。此外,隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的打印已經(jīng)成為一個(gè)新的領(lǐng)域,展現(xiàn)了其在增強(qiáng)材料性能方面的巨大潛力。碳纖維的獨(dú)特性質(zhì),如高模量和耐高溫等,使得碳纖維3D打印技術(shù)在航空航天、汽車制造以及其他需要高性能材料的領(lǐng)域中有著寬泛的應(yīng)用前景?陶瓷3D打印機(jī)碳纖維分類3D 打印機(jī)搭配碳纖維,能為創(chuàng)意設(shè)計(jì)提供更堅(jiān)固可靠的實(shí)現(xiàn)方案。
碳纖維3D打印的可持續(xù)性與環(huán)??剂刻祭w維3D打印在可持續(xù)性和環(huán)保方面具有一定優(yōu)勢(shì)。碳纖維本身具有較長(zhǎng)的使用壽命和可回收性,在一些應(yīng)用場(chǎng)景下,碳纖維3D打印制品在報(bào)廢后可以進(jìn)行回收處理,提取其中的碳纖維材料進(jìn)行再利用,減少了資源浪費(fèi)。與傳統(tǒng)制造工藝相比,3D打印是一種增材制造方式,減少了材料的切削廢料產(chǎn)生。然而,碳纖維3D打印過(guò)程中仍會(huì)消耗一定的能源,并且部分化學(xué)處理過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生少量污染物。因此,未來(lái)需要進(jìn)一步研發(fā)更環(huán)保的碳纖維3D打印技術(shù),如開發(fā)低能耗的打印設(shè)備、優(yōu)化材料處理工藝等,以提高其整體的可持續(xù)性和環(huán)保水平。
作為3D打印的材料,ABS、pla、尼龍、樹脂、PEEK等已經(jīng)司空見慣,而對(duì)碳纖維/玻璃纖維材料的加入,使材料性能得到更好的提升。在3D打印技術(shù)中,F(xiàn)DM工藝制造打印件的Z向?qū)娱g結(jié)合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于X、Y方向,被認(rèn)為是限制其應(yīng)用的重要因素之一。通過(guò)在打印絲材中摻雜碳纖維,這種垂直方向打印的彎曲樣條具有優(yōu)異的力學(xué)性能,彎曲強(qiáng)度達(dá)到146MPa,重要的是,還與傳統(tǒng)注塑件具有接近一致的彎曲強(qiáng)度。碳纖維復(fù)合材料具有多種優(yōu)勢(shì)-工程材料可用于制造智能產(chǎn)品,并在設(shè)計(jì)時(shí)提供無(wú)限的靈活性。但是,由于勞動(dòng)力成本高和制造速度的限制,很難在商業(yè)規(guī)模上生產(chǎn)大量的材料。這些都有利于大型部件的制造。同時(shí),可以觀察到運(yùn)用3D打印機(jī)通過(guò)改變打印方向和打印參數(shù),除打印件具有優(yōu)異的力學(xué)性能,還具有較為光滑的表面。這就是碳纖維/玻璃纖維復(fù)合材料的誕生以及應(yīng)用推廣的關(guān)鍵點(diǎn)。3D 打印機(jī)中加入碳纖維,可顯著提高打印產(chǎn)品的抗疲勞性能。
3D打印技術(shù)的***發(fā)展使公司能夠使用碳纖維進(jìn)行打印,盡管使用的粘合材料與標(biāo)準(zhǔn)碳纖維工藝不同。樹脂不會(huì)熔化,因此不能通過(guò)噴嘴擠出——為了解決這個(gè)問(wèn)題,3D打印機(jī)用易于印刷的熱塑性塑料替代樹脂。雖然這些部件不像樹脂基碳纖維復(fù)合材料那樣耐熱,但它們確實(shí)受益于纖維的強(qiáng)度。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。利用 3D 打印機(jī)和碳纖維,能制作出高精度的光學(xué)儀器部件。四川國(guó)內(nèi)3D打印機(jī)碳纖維
碳纖維為 3D 打印材料帶來(lái)更高的穩(wěn)定性,減少打印過(guò)程中的變形。山東工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)碳纖維
碳纖維3D打印在運(yùn)動(dòng)器材制造中的應(yīng)用碳纖維3D打印在運(yùn)動(dòng)器材制造領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。在自行車制造中,碳纖維3D打印的車架能夠根據(jù)運(yùn)動(dòng)員的身體參數(shù)和騎行需求進(jìn)行個(gè)性化定制。其度和低重量的特性使得自行車在爬坡、加速和高速行駛時(shí)表現(xiàn)出色,有效減少騎行者的體力消耗。在網(wǎng)球拍、羽毛球拍等球拍類運(yùn)動(dòng)器材方面,碳纖維3D打印可以制造出具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能的拍框。通過(guò)優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),如采用中空或晶格狀結(jié)構(gòu),在減輕重量的同時(shí)提高了球拍的擊球力量和穩(wěn)定性,滿足專業(yè)運(yùn)動(dòng)員和運(yùn)動(dòng)愛好者對(duì)運(yùn)動(dòng)器材的需求,提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和競(jìng)技水平。山東工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)碳纖維