碳纤维增强线材

碳纤维增强材料中填充有连续纤维或纤维颗粒，使零件具备改进的物理性能和高刚性。市面上有多种用于3D打印的碳纤维增强选项，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相结合，创造出为工程级应用优化的材料。这些复合材料非常适合需要增强机械性能和尺寸稳定性的轻量化耐用零件。

什么是碳纤维增强耗材？

碳纤维耗材是在基体热塑性塑料（例如 PLA、PETG、尼龙、ABS 或 PC）中加入短碳纤维。纤维提高了刚性、减少翘曲并提升耐热性，同时保持基体材料的可打印性。

主要优点

• 刚性增加: 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: 密度低于金属，适用于对重量敏感的行业。

• 改善的耐热性: 比基体材料具有更高的热变形温度。

常见的碳纤维增强选项

1. PLA-CF

• 基体材料: PLA

• 特性: 刚性和表面光洁度得到提升，但层间粘结性和抗冲击性降低。

• 应用: 美观原型、无人机机架、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

• 基体材料: PETG

• 特性: 在刚性与抗紫外线/化学性方面取得平衡；比 ABS-CF 更不易翘曲。

• 应用: 汽车饰件、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）

• 基体材料: 尼龙（PA6/PA12）

• 特性: 高抗拉强度（可达 100 MPa）、耐热性（热变形温度可达 155°C）和耐疲劳性。

• 应用: 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的硬件。

Polymaker 的 Fiberon™ PA6-CF20

4. ABS-CF

• 基体材料: ABS

• 特性: 与标准 ABS 相比刚性提高且翘曲减少。

• 应用: 汽车原型、外壳和功能性部件。

• 局限性: 易产生烟雾；需要通风。

5. PC-CF

• 基体材料: 聚碳酸酯

• 特性: 卓越的强度（抗拉约 70–75 MPa）和耐热性（可达 150°C）。

• 应用: 航空航天组件、高温夹具和电气绝缘件。

• 局限性: 需要较高喷嘴温度（300–330°C）和封闭式打印机。

6. 特殊复合材料

• PPS-CF: 具有高热稳定性（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: 使用硬化钢、刚玉（ruby）或镀钻喷嘴以抵抗磨损。

• 打印床粘附: 使用 PEI 板、粘合剂（例如 Magigoo）或纹理表面。

• 封闭环境: 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）。

• 层间粘结: 更高的喷嘴温度和更慢的速度可改善结合。

按行业的应用

行业	使用场景	首选材料
航空航天	支架、风管、无人机机架	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、工具	尼龙-CF、PC-CF
消费类	手机壳、运动器材	PLA-CF、PETG-CF
医疗	义肢、手术导板	尼龙-CF（生物相容）

优缺点

优点

• 强度重量比: 与金属相比更轻且具可比的刚性。

• 尺寸稳定性: 精密零件翘曲减少。

• 美学吸引力: 哑光表面并具有可见的纤维纹理。

局限性

• 脆性: 某些配方（例如 PLA-CF）抗冲击性降低。

• 成本: 比标准耗材更昂贵。

• 硬件磨损: 磨蚀性纤维需要更频繁更换喷嘴。