の簡単な説明 カーボンファイバー3Dプリント

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3Dプリントされた炭素繊維は、金属に次いで3番目に求められている積層造形技術です。 軽量、高強度、高導電性、高耐食性などの炭素繊維の独自の特性により、XNUMXD印刷技術で作られた部品は多くの場合、高精度と高性能を備えています。

炭素繊維3D印刷技術

▶ レーザー焼結技術
材料特性：短繊維強化ナイロン、PEEK、TPUおよびその他の粉末材料
プロセス特性：ショートカットカーボンファイバーとナイロン素材を一定の割合で混合し、レーザー焼結による一体成形を実現します。


▶  マルチジェット溶解技術
材料特性：短繊維強化ナイロン、PEEK、TPUおよびその他の粉末材料
プロセス特性：ランプチューブの加熱により、部品の断面は十分な熱を集めて、溶剤の作用下で溶融成形を実現します。

▶  FDMテクノロジー
材料特性：長繊維強化PLA、ナイロン、PEEKおよびその他のワイヤー材料
プロセス特性：効果を高めるために、FDM技術によって長繊維が従来のワイヤーに充填されます。

炭素繊維印刷法

▶  チョップドカーボンファイバー充填熱可塑性プラスチック。
  ショートカットカーボンファイバーを充填した熱可塑性プラスチックは、小さなチョップドストランド（カーボンファイバー）で強化された熱可塑性プラスチック（PLA、ABS、またはナイロン）で構成される標準のFFF（FDM）プリンターで印刷されます。 一方、連続炭素繊維製造は、連続炭素繊維束を標準のFFF（FDM）熱可塑性基板に配置する独自の印刷プロセスです。
ショートカットの炭素繊維入りプラスチックと連続繊維は炭素繊維を使用して製造されていますが、それらの違いは非常に大きいです。 各方法がどのように機能し、その理想的なアプリケーションを理解することは、積層造形で何をすべきかについて情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。

チョップドカーボンファイバーは、基本的に標準的な熱可塑性プラスチックの補強材です。 これにより、企業は、一般的に強度が低く、強度が高い素材を印刷できます。 次に、材料は熱可塑性プラスチックと混合され、得られた混合物は、溶融フィラメント製造（FFF）技術のためにスプールに押し出されます。
FFF法を使用する複合材料の場合、材料は、チョップドファイバー（通常はカーボンファイバー）と従来の熱可塑性プラスチック（ナイロン、ABS、ポリ乳酸など）の混合物です。 FFFプロセスは同じままですが、チョップドファイバーはモデルの強度と剛性を高め、寸法安定性、表面仕上げ、精度を向上させます。
この方法は必ずしも完璧ではありません。 一部のチョップドファイバー強化フィラメントは、繊維による材料の過飽和を調整することによって強度を強調します。 これは、ワークピースの全体的な品質に悪影響を及ぼし、表面品質と部品の精度を低下させる可能性があります。 プロトタイプと最終用途の部品は、内部テストまたは顧客向けコンポーネントに必要な強度と外観を提供するため、チョップドカーボンファイバーから作成できます。

連続炭素繊維強化材料。
連続炭素繊維は本当の利点です。 これは、従来の金属部品を3D印刷された複合部品に置き換える費用効果の高いソリューションです。これは、わずかな重量で同様の強度を実現できるためです。 連続フィラメント製造（CFF）技術を使用して、熱可塑性プラスチックに材料をはめ込むために使用できます。 この方法を使用するプリンターは、印刷中にFFF押し出し熱可塑性プラスチックのXNUMX番目の印刷ノズルから連続した高強度繊維（炭素繊維、グラスファイバー、ケブラーなど）を配置します。 強化繊維が印刷部分の「バックボーン」を形成し、硬く、強く、耐久性のある効果を生み出します。
連続炭素繊維は強度を高めるだけでなく、より高い耐久性が要求される領域でユーザーに選択的な補強を提供します。 コアプロセスのFFFの性質により、レイヤーごとに構築することを選択できます。
各層には、同心補強と等方性補強のXNUMXつの強化方法があります。 同心円の塗りつぶしは、各レイヤー（内部および外部）の外側の境界を補強し、ユーザー定義のサイクル数でパーツに拡張します。 等方性充填は、各層に一方向の複合補強材を形成し、炭素繊維の織り方は、層の補強材の方向を変えることによってシミュレートできます。 これらの強化された戦略により、航空宇宙、自動車、製造業は、複合材料を新しい方法でワークフローに統合できます。 印刷部品は工具として使用でき、 備品 （これらはすべて、金属の特性を効果的にシミュレートするために連続炭素繊維を必要とします。）アームの端にあるツール、軟口蓋、CMMなど 備品.

部品産業における炭素繊維材料の応用
したがって、最大12％の炭素繊維を含む新しい3Dプリント炭素繊維材料であるナイロン35CF材料は、76MPaの最終引張強度や7529MPaの引張弾性率などの特性に優れています。 曲げ強度は142MPaで、多くの用途で金属を置き換えるのに十分であり、多くの用途で金属を置き換えるのに十分であり、自動車、航空宇宙、その他の産業に最適です。 この炭素繊維強化熱可塑性プラスチックは、設計検証中の生産部品の厳しいテストに耐え、生産環境の厳しい要件を満たすことができ、生産ラインでの器具製造に適用できる高性能プロトタイプの製造に使用されます。
OXFAB材料は、化学薬品や熱に対する耐性が高く、高性能の航空宇宙および産業用コンポーネントにとって重要です。 広範な機械的試験データは、OXFABが3D印刷用の完全ですぐに使用できる部品に使用できることを示しています。 OPMは、航空宇宙および産業部門の顧客と、民間および軍用機、宇宙および産業用途向けの3D印刷部品の主要な開発契約を実施しており、これにより重量とコストを大幅に削減できます。
今日、積層造形の分野は爆発的に拡大し、一部のプリンターは炭素繊維に印刷する機能を提供しています。 3D印刷業界が、100億ドルの製造市場でより多くの市場シェアを獲得したい場合、3D印刷技術はプロセス技術と材料の両方で発揮される必要があります。 炭素繊維のさまざまな利点は、この目標が実現する可能性を反映しています。 確かに、従来の製造と競争するために、複合材料は3D印刷が主流の技術になる背後にある原動力のXNUMXつになるはずです。

この記事へのリンク： 炭素繊維3D印刷技術とその部品産業への応用の簡単な説明

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