카본 섬유 강화 필라멘트
탄소 섬유 보강 재료는 연속 섬유 또는 섬유 입자가 충진되어 물리적 특성이 개선되고 강성이 높은 부품을 만들어냅니다. 3D 프린팅을 위한 다양한 탄소 섬유 보강 옵션이 존재하지만, 이들 모두는 매우 다른 프린트 설정을 요구합니다.
탄소 섬유 보강 필라멘트는 열가소성의 장점과 탄소 섬유의 강도 및 강성을 결합하여 엔지니어링 등급의 응용에 최적화된 소재를 만듭니다. 이러한 복합재는 향상된 기계적 특성과 치수 안정성이 필요한 경량의 내구성 부품에 이상적입니다.
탄소 섬유 보강 필라멘트란 무엇인가?
탄소 섬유 필라멘트는 짧은 탄소 섬유를 기본 열가소성(예: PLA, PETG, 나일론, ABS 또는 PC)에 주입한 것입니다. 섬유는 강성을 증가시키고 뒤틀림을 줄이며 내열성을 향상시키는 한편, 기본 재료의 프린트 가능성을 유지합니다.
주요 장점
강성 증가: 섬유가 강성을 향상시켜 구조 부품의 휨을 줄입니다.
치수 안정성: 냉각 중 수축과 뒤틀림을 최소화합니다.
경량: 금속보다 밀도가 낮아 무게 민감 산업에 적합합니다.
향상된 내열성: 기본 재료보다 높은 열 변형 온도를 가집니다.
일반적인 탄소 섬유 보강 옵션
1. PLA-CF
기본 재료: PLA
특성: 강성 및 표면 마감이 향상되지만 층간 접착력과 충격 저항은 감소합니다.
응용: 미적 프로토타입, 드론 프레임, 경량 고정구.
제한사항: 취성이며 고응력 또는 고온 환경에는 적합하지 않습니다.
2. PETG-CF
기본 재료: PETG
특성: 강성과 UV/화학 저항성의 균형; ABS-CF보다 뒤틀림이 덜합니다.
응용: 자동차 트림, 야외 고정구, 기능성 프로토타입.
제한사항: 표준 PETG에 비해 연성이 감소합니다.
3. Nylon-CF (예: NylonX, PA-CF)
기본 재료: 나일론 (PA6/PA12)
특성: 높은 인장 강도(최대 100 MPa), 내열성(HDT 최대 155°C), 피로 저항성을 가집니다.
응용: 지그, 기어, 항공우주용 브래킷 및 엔진룸 내부 자동차 부품.
제한사항: 철저한 건조와 내마모 하드웨어가 필요합니다.
4. ABS-CF
기본 재료: ABS
특성: 표준 ABS에 비해 강성이 향상되고 뒤틀림이 감소합니다.
응용: 자동차 프로토타입, 인클로저 및 기능성 부품.
제한사항: 연기가 발생하기 쉬우므로 환기가 필요합니다.
5. PC-CF
기본 재료: 폴리카보네이트
특성: 탁월한 강도(인장 약 70–75 MPa)와 내열성(최대 150°C).
응용: 항공우주 부품, 고온 고정구 및 전기 절연체.
제한사항: 높은 노즐 온도(300–330°C)와 밀폐형 프린터가 요구됩니다.
6. 특수 복합재
PPS-CF: 항공우주 및 화학 저항 부품을 위한 높은 열안정성(단기간 최대 260°C).
PP-CF: 힌지 및 스냅핏 조립체용 피로 저항을 가진 경량 소재.
프린팅 고려사항
하드웨어 요구사항
노즐: 마모를 견디기 위해 경화강, 루비 또는 다이아몬드 코팅된 것이 필요합니다.
베드 접착: PEI 시트, 접착제(예: Magigoo) 또는 텍스처 처리된 표면.
인클로저: 뒤틀림이 발생하기 쉬운 재료(예: ABS-CF, Nylon-CF)에 권장됩니다.
문제점
마모: 익스트루더 기어와 보우덴 튜브의 가속된 마모.
수분 민감성: Nylon-CF 및 PC-CF는 건조가 필요합니다(70–80°C에서 4–6시간).
층 접착: 더 높은 노즐 온도와 느린 속도가 접합을 향상시킵니다.
산업별 응용
항공우주
브래킷, 덕트, 드론 프레임
Nylon-CF, PPS-CF, PC-CF
자동차
마운트, 트림, 엔진룸 내부 구성품
PETG-CF, ABS-CF, Nylon-CF
산업용
지그, 컨베이어 부품, 툴링
Nylon-CF, PC-CF, PET-GF
소비자용
폰 케이스, 스포츠 용품
PLA-CF, PETG-CF
의료
의수, 수술 가이드
Nylon-CF (생체적합성)
장단점
장점
중량 대비 강도 비율: 유사한 강성에 비해 금속보다 가볍습니다.
치수 안정성: 정밀 부품의 뒤틀림 감소.
심미적 매력: 섬유 질감이 보이는 무광 마감.
제한사항
취성: 일부 조성물(예: PLA-CF)에서 충격 저항이 감소합니다.
비용: 표준 필라멘트보다 비쌉니다.
하드웨어 마모: 연마성 섬유로 인해 노즐 교체를 자주 해야 합니다.
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