最新技術：碳纖維3D打印，第四部分
時間：2020-01-19 16:21 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網1月19日訊，在本系列的第一，第二和第三部分中，我們討論了復合材料3D打印中發生的各種技術發展，但尚未涵蓋所使用的材料。與碳纖維一起使用的基體材料與增強材料本身一樣重要。在本節中，我們將探討迄今為止在碳纖維3D打印中使用的基質聚合物。我們還將介紹其他一些代替碳纖維的增強材料。
其他文章請參閱：最新技術：碳纖維3D打印，第一部分
最新技術：碳纖維3D打印，第二部分
最新技術：碳纖維3D打印，第三部分
在增材制造（AM）之外，可以用纖維材料增強的基質聚合物的范圍擴展色域，包括許多環氧，聚酯，尼龍和乙烯基配方。但是，在3D打印中，將根據給定的增材制造技術的參數來處理所開發的每種新材料。對于填充有短切碳纖維的3D打印長絲，使用的基質材料種類繁多，從ABS和PLA到聚碳酸酯和PEEK。實際上，FFF 3D打印中的碳纖維復合長絲類型與熱塑性類型幾乎一樣多。
然而，在短切的填充碳纖維的長絲之外，基質材料受到更多限制。而且，盡管正在開發更多產品，但連續加固3D打印公司使用的兩種主要基質聚合物是尼龍和PAEK的變體。
尼龍（聚酰胺）
許多關注連續碳纖維3D打印技術的有趣初創公司都使用尼龍6或尼龍12作為基質材料。尼龍是第一種在商業上成功的合成聚合物，是一種由原油衍生的絲般柔韌的材料。在用于牙刷中的硬毛之后，這種塑料在第二次世界大戰期間被用于制造降落傘，防彈衣，繩索和頭盔襯里時得到了廣泛應用。
尼龍纖維的掃描電子顯微鏡圖像。圖片由CSIRO提供。
尼龍以其耐沖擊，耐磨和耐化學性以及柔韌性，耐用性和尺寸穩定性而著稱。它也具有吸濕性，這意味著它容易吸收水分，這會對上述特性產生負面影響。在AM和其他地方，您可能會遇到尼龍的不同變體，包括6 / 6、6、6 / 12、11和12。到目前為止，在碳纖維3D打印中，只有6和12可以買到。尼龍6具有與尼龍12相似的硬度，抗張強度和耐磨性。尼龍12具有較低的吸濕性，良好的耐化學性并且可以接受高填充量的填充材料。尼龍12的熔點也最低。
PAEK家族
半結晶聚合物的聚芳基醚酮（PAEK）系列代表3D打印中塑料的金標準。這些家族成員必須具有良好的基因，因為它們都具有很高的機械強度，耐高溫和耐化學性以及低易燃性。該組材料還顯示出高介電強度和導熱性。
用碳纖維增強的PEEK打印的3D CNC夾具。圖片由Desktop Metal提供。
據中國3D打印網了解，使用PAEK塑料進行打印必須具有極高的擠出溫度，并且必須有一個封閉的加熱室才能保持適當的層間粘合力。提供使用PAEK聚合物增強3D打印的公司的重點是PEEK和PEKK。但是，值得一提的是它們的低成本表親聚醚酰亞胺（PEI），以商標ULTEM更為人所知，只是因為它是整個AM的重要聚合物。盡管PEKK具有與上述PEEK相同的所有特性，但PEKK表現出更大的抗壓強度，并且比其醚外傾向的同胞具有更大的加工參數。可以在比PEEK更低的溫度下打印，并具有更好的層粘附性。 PEI比其表親更弱，耐熱性更差，但價格更便宜。
盡管復合3D打印公司尚未提供PEI，但由于Stratasys廣泛實施，其價格較低且已經具有與之相關的航空標準，因此PEI不會出現這種情況。
碳纖維替代品
玄武巖纖維。圖片由Technobasalt提供。
玻璃纖維：玻璃纖維是碳纖維的低成本替代品。盡管不那么堅硬，但它本身比塑料更堅硬，并顯示出高電絕緣性能和良好的耐熱性。
玄武巖：玄武巖是從火山巖中生出來的，在成本方面可與玻璃纖維媲美，但比最常見的玻璃纖維E玻璃更堅固。
芳綸纖維：雖然比本系列中討論的其他增強纖維價格昂貴，但芳綸纖維（以商品名Kevlar可能更熟悉）密度較小，因此比其他材料輕。
陶瓷：陶瓷可以顯示出高強度，剛度，溫度穩定性和耐用性。
中國3D打印網點評：總有新材料在開發中，我們在本系列中提到的一些公司以前已經討論過他們正在探索的一些材料。因此，我們肯定會看到此列表的擴大。在本系列的下一部分中，我們將研究纖維增強3D打印的應用。
(責任編輯：admin)
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