Breve descrizione di Stampa 3D in fibra di carbonio

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La fibra di carbonio stampata in 3D è la seconda tecnologia di produzione additiva più ricercata dopo il metallo. A causa delle proprietà uniche della fibra di carbonio, come: leggerezza, alta resistenza, alta conduttività elettrica, elevata resistenza alla corrosione, le parti realizzate con la tecnologia di stampa 3D hanno spesso alta precisione e alte prestazioni.

Tecnologia di stampa 3D in fibra di carbonio

▶ Tecnologia di sinterizzazione laser
Caratteristiche del materiale: nylon rinforzato con fibra corta, PEEK, TPU e altri materiali in polvere
Caratteristiche del processo: Mescolare fibra di carbonio a taglio corto e materiale di nylon in una certa proporzione e realizzare lo stampaggio integrale mediante sinterizzazione laser.


▶  Tecnologia di fusione a getto multiplo
Caratteristiche del materiale: nylon rinforzato con fibra corta, PEEK, TPU e altri materiali in polvere
Caratteristiche del processo: Attraverso il riscaldamento del tubo della lampada, la sezione trasversale della parte raccoglie abbastanza calore per realizzare la formazione di fusione sotto l'azione del solvente.

▶  Tecnologia FDM
Caratteristiche del materiale: PLA rinforzato con fibre lunghe, nylon, PEEK e altri materiali per fili
Caratteristiche del processo: la fibra lunga viene riempita nel filo convenzionale con la tecnologia FDM per migliorare l'effetto.

Metodo di stampa in fibra di carbonio

▶  Termoplastico caricato con fibra di carbonio tagliata.
  I materiali termoplastici caricati con fibra di carbonio a taglio corto vengono stampati su una stampante standard FFF (FDM) costituita da un materiale termoplastico (PLA, ABS o nylon) rinforzato con piccoli fili tagliati, ovvero fibre di carbonio. D'altra parte, la produzione continua di fibra di carbonio è un processo di stampa unico che posiziona fasci di fibra di carbonio continui in substrati termoplastici FFF (FDM) standard.
Le plastiche riempite di fibra di carbonio a taglio corto e le fibre continue sono prodotte utilizzando fibra di carbonio, ma la differenza tra loro è enorme. Comprendere come funziona ciascun metodo e la sua applicazione ideale ti aiuterà a prendere decisioni informate su cosa fare nella produzione additiva.

Le fibre di carbonio tagliate sono essenzialmente materiali di rinforzo per i termoplastici standard. Consente alle aziende di stampare materiali generalmente meno potenti a livelli di intensità più elevati. Il materiale viene quindi miscelato con un materiale termoplastico e la miscela risultante viene estrusa in una bobina per una tecnica di produzione di filamenti fusi (FFF).
Per i compositi che utilizzano il metodo FFF, il materiale è una miscela di fibre tritate (solitamente fibre di carbonio) e termoplastici convenzionali (come nylon, ABS o acido polilattico). Sebbene il processo FFF rimanga lo stesso, le fibre tagliate aumentano la resistenza e la rigidità del modello e migliorano la stabilità dimensionale, la finitura superficiale e la precisione.
Questo metodo non è sempre impeccabile. Alcuni filamenti rinforzati con fibre tritate enfatizzano la resistenza regolando la sovrasaturazione del materiale con le fibre. Ciò può influire negativamente sulla qualità complessiva del pezzo, riducendo la qualità della superficie e la precisione della parte. I prototipi e le parti finali possono essere realizzati con fibra di carbonio tagliata perché fornisce la resistenza e l'aspetto richiesti per i test interni o per i componenti rivolti al cliente.

Materiali rinforzati con fibra di carbonio continua.
La fibra di carbonio continua è il vero vantaggio. Questa è una soluzione economica per sostituire le parti metalliche tradizionali con parti composite stampate in 3D perché raggiunge una resistenza simile utilizzando solo una frazione del peso. Può essere utilizzato per intarsiare materiali in materiali termoplastici utilizzando la tecnologia di produzione a filamento continuo (CFF). Una stampante che utilizza questo metodo deposita fibre continue ad alta resistenza (ad es. fibra di carbonio, fibra di vetro o Kevlar) attraverso un secondo ugello di stampa in un materiale termoplastico estruso FFF durante la stampa. Le fibre di rinforzo formano la "spina dorsale" della parte stampata, producendo un effetto duro, forte e durevole.
La fibra di carbonio continua non solo aumenta la resistenza, ma fornisce anche agli utenti un rinforzo selettivo nelle aree in cui è richiesta una maggiore durata. A causa della natura FFF del processo principale, puoi scegliere di costruire su base strato per strato.
In ogni strato, ci sono due metodi di miglioramento: rinforzo concentrico e rinforzo isotropo. I riempimenti concentrici rinforzano i confini esterni di ogni livello (interno ed esterno) e si estendono nella parte con un numero di cicli definito dall'utente. Il riempimento isotropico forma un rinforzo composito unidirezionale su ogni strato e la trama in fibra di carbonio può essere simulata cambiando la direzione del rinforzo sullo strato. Queste strategie avanzate consentono alle industrie aerospaziale, automobilistica e manifatturiera di integrare i materiali compositi nei loro flussi di lavoro in modi nuovi. Le parti stampate possono essere utilizzate come strumenti e infissi (tutti richiedono una fibra di carbonio continua per simulare efficacemente le proprietà del metallo.), come strumenti all'estremità del braccio, palato molle e CMM infissi.

Applicazione di materiali in fibra di carbonio nell'industria dei componenti
Il materiale Nylon 12CF, un nuovo materiale in fibra di carbonio stampato in 3D contenente fino al 35% di fibra di carbonio, è quindi eccellente in proprietà come una resistenza alla trazione finale di 76 MPa e un modulo di trazione di 7529 MPa. Con una resistenza alla flessione di 142 MPa, è sufficiente per sostituire i metalli in molte applicazioni, abbastanza per sostituire i metalli in molte applicazioni, rendendolo ideale per l'industria automobilistica, aerospaziale e altri. Questo materiale termoplastico rinforzato con fibra di carbonio viene utilizzato per produrre prototipi ad alte prestazioni in grado di resistere ai rigorosi test delle parti di produzione durante la verifica del progetto per soddisfare i severi requisiti dell'ambiente di produzione e può essere applicato alla produzione di dispositivi sulla linea di produzione.
I materiali OXFAB sono altamente resistenti agli agenti chimici e al calore, fattori critici per i componenti aerospaziali e industriali ad alte prestazioni. Numerosi dati di test meccanici dimostrano che OXFAB può essere utilizzato per parti complete e pronte all'uso per la stampa 3D. OPM sta implementando contratti di sviluppo chiave con clienti nei settori aerospaziale e industriale per parti stampate in 3D per aerei commerciali e militari, applicazioni spaziali e industriali, che possono ridurre significativamente peso e costi.
Oggi il campo della produzione additiva è esploso e alcune stampanti offrono la possibilità di stampare su fibra di carbonio. Se l'industria della stampa 3D vuole guadagnare più quote di mercato nel mercato manifatturiero da 100 miliardi di dollari, la tecnologia di stampa 3D deve essere impiegata sia nella tecnologia di processo che nei materiali. I vari vantaggi della fibra di carbonio riflettono la possibilità che questo obiettivo diventi realtà. A dire il vero, per competere con la produzione tradizionale, i materiali compositi sono destinati a essere una delle forze trainanti che stanno portando la stampa 3D a diventare una tecnologia mainstream.

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