碳纖維為何作為3D打印材料

　　

　　隨著時間的推移，碳纖維由于其特殊的性能，如高剛度、抗拉強度、低重量、耐化學性、耐高溫能力和低熱膨脹，在不同的行業中獲得了顯著的普及。值得注意的是，純碳纖維盡管重量更輕，但強度是鋼的五倍，硬度是鋼的兩倍。這些特性使得碳纖維適用于依賴材料特性來優化性能的應用，特別是在航空航天、汽車、軍事和土木工程等領域。

　　

　　3D打印碳纖維增強復合材料的機械性能，無論是在韌性或是耐溫性方面，均超過了幾乎所有其他3D打印塑料。

　　

　　碳纖維的長絲由長度不到一毫米的短碳纖維片段，與熱塑性塑料混合。碳纖維可以與眾多熱塑性塑料兼容，包括PLA，PETG，尼龍，ABS和聚碳酸酯。可提高絲束的強度和剛度，同時減少整體重量。

　　

　

　　

　　碳纖維如何3D打印

　　

　　大體上3D打印碳纖維長絲與它們結合的基材保持性質一致。關鍵的區別在于，纖維會導致3D打印機中的噴嘴堵塞，因此專家建議使用硬化鋼噴嘴。此外，當纖維含量超過一定閾值時，3D打印對象的表面光潔度可能會受到損害。

　　

　　在3D打印領域，碳纖維的使用主要有兩種方式：通過碳纖維增強長絲或連續碳纖維增強。經過強化的碳纖維長絲比未強化的長絲具有更強的強度。然而，對于更堅固的部件，可以采用一種稱為連續碳纖維增強的替代技術。這種方法涉及到使用雙噴嘴的打印頭，一個負責擠出基材，另一個擠出碳纖維。由于連續的碳纖維沒有被切割成更小的部分，它保持了更高的強度水平。值得注意的是，連續的碳纖維3D打印足夠堅固，甚至可以代替鋁，而重量只有鋁的一半。其成本之低，甚至可以在某些應用中取代金屬3D打印。最后，根據增材制造設計技術戰略性地使用碳纖維，可以進一步提高零件強度，同時減少材料消耗。

　　

　　

　　

　　碳纖維3D打印的應用

　　

　　碳纖維復合材料可用于制造許多產品，如自行車車架、飛機機翼、螺旋槳、汽車零部件等。考慮到碳纖維的眾多好處，不再僅僅被傳統的復合材料加工工藝所使用。近年來，越來越多的3D打印公司開始提供碳纖維增強材料或技術。他們已經開發出用好碳纖維增強的技術，使高性能應用成為可能。因為它們能夠承受高溫并快速有效地創建定制形狀。此外，它們繞過了機械加工或成型過程，簡化了定制零件、備件和功能原型的生產。

　　

　　IDTechEx在其報告“3D打印復合材料2020-2030”中透露，到2030年，全球3D打印復合材料市場的價值將達到17億美元。這個數字包括其他復合材料，如用玻璃纖維塑料增強的材料。然而，這一趨勢清楚地表明，增材制造行業在其生產活動中越來越多地使用包括碳纖維在內的所有類型的復合材料。

　　

　

　圖片

　　

　　總之，3D打印碳纖維部件具有高度通用性，適用于廣泛的應用。它們堅固、輕便，可以承受沖擊、高溫和化學物質。例如，由塑料和碳纖維復合材料制成的3D打印部件可以承受汽車和飛機發動機產生的熱量。它們也可以取代加工鋁零件和制造夾具。