碳纤维增强耗材

碳纤维增强材料填充有连续纤维或纤维颗粒，从而制成具有改进物理性能和高刚性的零件。用于3D打印的碳纤维增强选项有多种，但它们都需要截然不同的打印设置。

碳纤维增强耗材将热塑性塑料的优点与碳纤维的强度和刚性结合，创造出为工程级应用优化的材料。这些复合材料适用于需要增强机械性能和尺寸稳定性的轻量耐用零件。

什么是碳纤维增强耗材？

碳纤维耗材将短碳纤维掺入基体热塑性材料（例如 PLA、PETG、尼龙、ABS 或 PC）。这些纤维提高了刚性、减少翘曲并改善耐热性，同时保持了基材的可打印性。

主要优点

• 刚性提高：纤维增强刚性，减少结构部件的弯曲。

• 尺寸稳定性：在冷却过程中最小化收缩和翘曲。

• 轻量化：比金属密度更低，适合对重量敏感的行业。

• 耐热性改善：比基材具有更高的热变形温度。

常见的碳纤维增强选项

1. PLA-CF

• 基材：PLA

• 性能特性：提高刚性和表面质量，但降低层间附着力和抗冲击性。

• 应用场景：外观原型、无人机框架、轻量夹具。

• 局限性：脆性；不适合高应力或高温环境。

Polymaker 的 PLA-CF

2. PETG-CF

• 基材：PETG

• 性能特性：在刚性与抗紫外/化学性之间取得平衡；比 ABS-CF 更不易翘曲。

• 应用场景：汽车饰板、户外夹具、功能性原型。

• 局限性：与标准 PETG 相比延展性降低。

3. 尼龙-CF（例如 NylonX、PA-CF）

• 基材：尼龙（PA6/PA12）

• 性能特性：高拉伸强度（可达 100 MPa）、耐热性（热变形温度可达 155°C）和抗疲劳性能。

• 应用场景：夹具、齿轮、航空支架和发动机舱下的汽车零件。

• 局限性：需要严格干燥和耐磨硬件。

Polymaker 的 Fiberon™ PA6-CF20

4. ABS-CF

• 基材：ABS

• 性能特性：相比标准 ABS 提高了刚性并减少了翘曲。

• 应用场景：汽车原型、外壳和功能性部件。

• 局限性：易产生气味/烟雾；需良好通风。

5. PC-CF

• 基材：聚碳酸酯

• 性能特性：卓越的强度（拉伸强度约 70–75 MPa）和耐热性（可达 150°C）。

• 应用场景：航空航天组件、高温夹具和电气绝缘件。

• 局限性：要求高喷嘴温度（300–330°C）和封闭式打印机。

6. 特殊复合材料

• PPS-CF：高热稳定性（短期可达 260°C），适用于航空航天和耐化学零件。

• PP-CF：轻量且具有疲劳抗性，适用于铰链和卡扣装配件。

打印注意事项

硬件要求

• 喷嘴：需使用硬化钢、红宝石或金刚石涂层喷嘴以抵抗磨损。

• 平台附着：PEI 床面、粘合剂（例如 Magigoo）或纹理表面。

• 封闭腔体：建议用于易翘曲材料（例如 ABS-CF、尼龙-CF）。

挑战

• 磨损性：加速挤出齿轮和 Bowden 管的磨损。

• 对湿度敏感：尼龙-CF 和 PC-CF 需要干燥（70–80°C，4–6 小时）。

• 层间粘合：更高的喷嘴温度和更慢的打印速度可改善粘结。

按行业的应用

行业	模型腻子在班多和轻量腻子之间，提供中等强度且便于打磨的要求。	首选材料
航空航天	支架、导管、无人机框架	尼龙-CF、PPS-CF、PC-CF
汽车	支架、装饰件、发动机舱下组件	PETG-CF、ABS-CF、尼龙-CF
工业	夹具、输送部件、工装	尼龙-CF、PC-CF
消费级	手机壳、运动器材	PLA-CF、PETG-CF
医疗	假肢、外科导板	尼龙-CF（生物相容）

优缺点

优点

• 强重比：比金属更轻且具有可比刚性。

• 尺寸稳定性：为精密零件减少翘曲。

• 美观性：哑光表面并可见纤维纹理。

局限性

• 脆性：某些配方（例如 PLA-CF）中抗冲击性降低。

• 成本：比普通耗材更昂贵。

• 硬件磨损：研磨性纤维需要更频繁更换喷嘴。