Filamenti rinforzati con fibra di carbonio
I materiali rinforzati con fibra di carbonio sono riempiti con fibre continue o particelle di fibra che producono pezzi con proprietà fisiche migliorate e elevata rigidità. Esiste una varietà di opzioni rinforzate con fibra di carbonio per la stampa 3D, ma tutte richiedono impostazioni di stampa drasticamente diverse.
I filamenti rinforzati con fibra di carbonio combinano i benefici dei termoplastici con la resistenza e la rigidità delle fibre di carbonio, creando materiali ottimizzati per applicazioni di livello ingegneristico. Questi compositi sono ideali per pezzi leggeri e durevoli che richiedono proprietà meccaniche migliorate e stabilità dimensionale.
Cosa sono i filamenti rinforzati con fibra di carbonio?
I filamenti con fibra di carbonio infondono fibre di carbonio corte in un termoplastico di base (ad es. PLA, PETG, Nylon, ABS o PC). Le fibre aumentano la rigidità, riducono l'inarcamento e migliorano la resistenza al calore mantenendo la stampabilità del materiale di base.
Vantaggi chiave
Rigidità aumentata: Le fibre migliorano la rigidità, riducendo la flessione nei componenti strutturali.
Stabilità dimensionale: Minimizza il restringimento e l'inarcamento durante il raffreddamento.
Leggerezza: Densità inferiore rispetto ai metalli, ideale per settori sensibili al peso.
Migliore resistenza al calore: Temperature di deflessione del calore più elevate rispetto ai materiali di base.
Opzioni comuni rinforzate con fibra di carbonio
1. PLA-CF
Materiale di base: PLA
Proprietà: Maggiore rigidità e finitura superficiale, ma adesione tra gli strati e resistenza agli urti ridotte.
Applicazioni: Prototipi estetici, telai per droni, attrezzature leggere.
Limitazioni: Fragile; non adatto ad ambienti ad alto stress o ad alta temperatura.
2. PETG-CF
Materiale di base: PETG
Proprietà: Bilancia rigidità con resistenza a UV/chemicals; meno soggetto a deformazioni rispetto a ABS-CF.
Applicazioni: Modanature automobilistiche, attrezzature esterne, prototipi funzionali.
Limitazioni: Dutt didità ridotta rispetto al PETG standard.
3. Nylon-CF (es. NylonX, PA-CF)
Materiale di base: Nylon (PA6/PA12)
Proprietà: Elevata resistenza a trazione (fino a 100 MPa), resistenza al calore (HDT fino a 155°C) e resistenza alla fatica.
Applicazioni: Sagome di montaggio, ingranaggi, staffe aerospaziali e parti motore sotto cofano.
Limitazioni: Richiede un'essiccazione rigorosa e componenti hardware resistenti all'abrasione.
4. ABS-CF
Materiale di base: ABS
Proprietà: Maggiore rigidità e riduzione dell'inarcamento rispetto all'ABS standard.
Applicazioni: Prototipi automobilistici, involucri e componenti funzionali.
Limitazioni: Tendenza a emettere fumi; richiede ventilazione.
5. PC-CF
Materiale di base: Policarbonato
Proprietà: Forza eccezionale (resistenza a trazione ~70–75 MPa) e resistenza al calore (fino a 150°C).
Applicazioni: Componenti aerospaziali, attrezzature ad alta temperatura e isolanti elettrici.
Limitazioni: Richiede alte temperature dell'ugello (300–330°C) e stampanti chiuse.
6. Compositi speciali
PPS-CF: Elevata stabilità termica (fino a 260°C a breve termine) per pezzi aerospaziali e resistenti ai prodotti chimici.
PP-CF: Leggero con resistenza alla fatica per cerniere e assemblaggi a incastro.
Considerazioni di stampa
Requisiti hardware
Ugello: Acciaio temprato, rubino o rivestito in diamante per resistere all'abrasione.
Aderenza al piano: Lastre in PEI, adesivi (ad es. Magigoo) o superfici testurizzate.
Camera chiusa: Raccomandata per materiali soggetti a inarcamento (ad es. ABS-CF, Nylon-CF).
Sfide
Abrasion: Usura accelerata degli ingranaggi dell'estrusore e dei tubi Bowden.
Sensibilità all'umidità: Nylon-CF e PC-CF richiedono essiccazione (70–80°C per 4–6 ore).
Aderenza tra gli strati: Temperature dell'ugello più elevate e velocità ridotte migliorano l'adesione.
Applicazioni per settore
Aerospaziale
Supporti, condotti, telai per droni
Nylon-CF, PPS-CF, PC-CF
Automotive
Supporti, modanature, componenti sotto cofano
PETG-CF, ABS-CF, Nylon-CF
Industriale
Maschere, parti per nastri trasportatori, utensili
Nylon-CF, PC-CF, PET-GF
Consumo
Custodie per telefoni, articoli sportivi
PLA-CF, PETG-CF
Medico
Protesi, guide chirurgiche
Nylon-CF (biocompatibile)
Pro e contro
Vantaggi
Rapporto resistenza/peso: Più leggero del metallo con rigidità comparabile.
Stabilità dimensionale: Riduzione dell'inarcamento per pezzi di precisione.
Aspetto estetico: Finitura opaca con trama delle fibre visibile.
Limitazioni
Fragilità: Resistenza agli urti ridotta in alcune formulazioni (ad es. PLA-CF).
Costo: Più costoso dei filamenti standard.
Usura dell'hardware: Le fibre abrasive richiedono frequenti sostituzioni dell'ugello.
Ultimo aggiornamento
È stato utile?