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隨著科技的發(fā)展,3D打印已經慢慢改變了現代生活的許多領域。3D打印技術避免了傳統(tǒng)制造業(yè)的切割工藝,不需要模具制造,加工速度快,生產周期相對較短。連續(xù)碳纖維材料是一種復合纖維材料,通過加熱共同擠出的3D打印工藝,打印出來的產品是塑料強度的30倍,強度和重量比是鋁的3倍,重量比鋼材輕7倍以上。連續(xù)碳纖維3D打印可以替代金屬、塑料、尼龍等材質,可應用在無人機、工裝夾具、航空航天等領域。
3D打印常見的材料是PLA、尼龍、ABS等。但如果想要打印強度大、質量輕的部件,標準3D打印機對該任務來說,打印的樣件強度小、質量差、生產效率低。此外,標準PLA長絲在高溫下會變軟,因此,不適合在汽車行業(yè)使用。
Markforged的3D打印設備通過使用由尼龍微碳纖填充(稱為Onyx)制成的主絲解決了這個問題,并添加了連續(xù)纖維層(如碳纖維、Kevlar、玻璃纖維或高溫高強度玻璃纖維)加固零件的選項,從而靈活控制零部件的強度,符合設計意圖。
從上到下:碳纖維、高溫高強度玻璃纖維、Kevlar、玻璃纖維
連續(xù)纖維增強(CFR)工藝使打印的樣件非常堅固耐用,可以取代鋁。碳纖維增強Onyx抗拉強度達800MPa(是ABS的25.8倍,6061-T6鋁的2.6倍)。
Markforged連續(xù)碳纖維3D打印主要面向需要強度大、質量輕的3D打印部件制造商。而且,用Markforged設備打印的零件成本會比使用鋁數控加工的性價比更高。并且,制造出的零件會比鋁更輕,從而實現輕量化的零部件。
以下是用Onyx(Markforged打印機)和PLA(其他打印機)的樣件測試。測試打印樣件寬15mm(0.6英寸)×厚5mm(0.2英寸),從桌子邊緣到重量點的突出部分為120mm(4.7英寸)。然后,把一個1.8公斤(4磅)的重物掛在測試樣件上。
無纖維增強的強度效果
有纖維增強的強度效果
正如你從照片中看到的(垂直偏差標記以英寸為單位),使用纖維增強的部分更加堅硬。纖維增強打印有兩到三組增強層(頂部和底部),每組只有四層。由此,可以推斷出添加更多的纖維會讓部件變得更硬。
經典案例
使用PLA打印時,小或薄的物品打印后承重能力會變低。但使用Markforged連續(xù)碳纖維3D打印的話,會讓這個146mm(5.75英寸)的三腳架變得更加堅固。
三腳架旋鈕
三腳架
相機鏡頭腳
抽屜拉手
3D打印和碳纖維復合材料的結合可以改善傳統(tǒng)生產制造中對碳纖維復合材料的應用,FDM技術和連續(xù)碳纖維材料的結合,使打印的零件機械性能、物理性能更加優(yōu)異,實現低成本、高效、產品輕量化以及個性化定制設計。
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