Kun je koolstofvezel 3D printen?

Kun je koolstofvezel 3D printen? Ja, je kunt 3D printen met koolstofvezel! In de loop der jaren zijn koolstofvezelmaterialen gebruikt voor het vervaardigen van veel structurele ontwerpen.

Enkele van de producten die met koolstofvezelcomposieten kunnen worden gemaakt, zijn onder meer vliegtuigvleugels, fietsframes, propellerbladen en auto-onderdelen.

Dus traditioneel blijft de toepassing van koolstofvezel in productieproducten gevarieerd en uitgebreid. Het bracht uiteindelijk de 3D-printindustrie ertoe om kennis te nemen van hoe materiaal koolstofvezel kan worden opgenomen in het additieve 3D-printproces.

Met name 3D-printen met koolstofvezel blijkt aantrekkelijk te zijn omdat koolstofvezel een hoge sterkte-gewichtsverhouding heeft, een zeldzame eigenschap die wordt aangetroffen in elk ander filamentmateriaal voor 3D-printen.

Vanwege de vele voordelen van koolstofvezel, bieden veel 3D-printbedrijven koolstofvezelversterkt materiaal of technologieën aan die zijn ontworpen om het gebruik van deze composiet te maximaliseren voor een toepassing met hogere prestaties.

Bij 3D-printen wordt het printen van koolstofvezel op twee verschillende manieren gedaan, ten eerste door het gebruik van vezelversterkte filamenten en ten tweede door continue koolstofvezelversterking.

Is 3D-geprinte koolstofvezel sterk?

Met name de bekendste eigenschap van koolstofvezelmateriaal blijft de hoge sterkte die de hoge stabiliteit van 3D-printen garandeert. Gehakte koolstofvezelfilamenten maken gebruik van korte koolstofvezels die bestaan ​​uit segmenten die minder dan een millimeter lang zijn.

Het koolstofvezelfilament wordt gemengd met een thermoplastisch materiaal dat bekend staat als basismateriaal om een ​​solide composiet koolstofvezelfilament te produceren.

De vezels blijken extreem sterk omdat de koolstofatomen en het micro-geautomatiseerde vezelplaatsingsproces ervoor zorgen dat de gebonden koolstofatomen de vereiste sterkte in koolstofvezelvulling bieden.

Er zijn verschillende filamenten op de markt met koolstofvezelvulling. Deze omvatten populaire thermoplastische filamenten zoals ABS, PLA, nylon, PETG en polycarbonaat.

• Met koolstofvezel versterkte materialen

Koolstofvezelversterkingspolymeer (CFRP), een polymeermatrixcomposietmateriaal versterkt met koolstofvezel, bevat een unieke sterkte. De versterking kan worden bereikt in de vorm van continu of discontinu gebruik van koolstofvezel.

Hoe duur versterkte koolstofvezels ook zijn, ze hebben de hoogste specifieke mechanische eigenschappen.

• Koolstofvezelversterkte filamenten

Met koolstofvezel versterkte filamenten staan ​​bekend als extreem sterk. Het zorgt ervoor dat het koolstofvezelfilament een ongeëvenaarde sterkte en stijfheid vertoont. Het vermindert ook het totale gewicht, waardoor het ideaal is om te gebruiken bij het printen van lichte voorwerpen of onderdelen voor eindgebruik.

• Continue versterking van koolstofvezel

Met koolstofvezel versterkte filamenten zijn robuuster dan enig ander materiaal of koolstofvezels die niet zijn ondersteund. Om echter een nog sterker filament te verkrijgen, kan een techniek worden gebruikt die bekend staat als koolstofvezelversterking.

Omdat de koolstofvezel ongekapt blijft, behoudt deze veel van zijn sterkte, en dat maakt continu 3D-printen van koolstofvezel vitaler genoeg om het gebruik van aluminium met de helft van zijn gewicht te vervangen.

Voor sommige toepassingen kan het metaal 3D-printen vervangen, omdat het filament goedkoper is in vergelijking met metaal.

• Nylon koolstofvezels

Nylon koolstofvezel is een vrij populaire composiet in de 3D-printindustrie van koolstofvezel. Reeds begiftigd met wenselijke eigenschappen voor het printen van technische materialen, de hoge mate van sterkte en hoge hittebestendigheid maakt het een populaire keuze voor de meeste hobbyisten van 3D-printen.

Het vertoont een hoge mate van duurzaamheid die de oorspronkelijke broosheid van de koolstofvezel in evenwicht houdt. Het enige dat het ongedaan maakt, zijn de hygroscopische eigenschappen die een goede milieubescherming voor de nylon koolstofvezelspoelen belasten.

• ABS koolstofvezel

Het staat vooral bekend om het gebruik van spuitgegoten consumentenproducten. Als een solide basispolymeer behoudt ABS-kool een uitstekende oppervlakteafwerking voor zijn producten. Dat maakt het ideaal voor toepassingen in prototypes en onderdelen voor eindgebruik.

De keerzijde is dat er een verwarmde bouwkamer voor nodig is die alleen te vinden is in high-end 3D-printers.

• PETG-koolstofvezel

Een van de meest gebruikte koolstofvezelversterkte materialen is PETG-koolstofvezel. Het staat bekend om zijn weerstand tegen chemicaliën en vocht, waardoor het een uitstekend composietpolymeer is voor toepassingen onder dergelijke hygroscopische omstandigheden.

Welke 3D-printer kan koolstofvezel printen?

Niet alle printers op de markt kunnen worden gebruikt om koolstofvezelmateriaal te printen. Voor betere resultaten moet u wellicht gespecialiseerde 3D-printers van koolstofvezel gebruiken.

Niet elke printer kan printen met 3D-koolstofvezelfilament, aangezien deze materialen een hoge extrusietemperatuur van ongeveer 200 graden Celsius vereisen. Zijn schurende vorm kan de koperen spuitmondjes beschadigen.

Voorbeelden van 3D-printers van koolstofvezel

Laten we eens kijken wat 3D-printers koolstof kunnen printen.

• De Delta WASP 2040 industriële X

Deze printer is vervaardigd in Italië door WASP en print in verschillende materialen, waaronder koolstofvezelcomposieten.

WASP 2040 heeft een filamentdriver met dubbele versnelling voor een beter gebruik van composietmaterialen van continu vezelmateriaal.

• De Raise 3D E2 CF &Pro2 Plus

Dit model heeft een onafhankelijke dubbele extruderfunctie. Het maakt gebruik van koolstofvezelfilamenten en heeft een mondstuk van gehard staal dat tot 300 graden Celsius kan worden.

• Makerbot METHODE koolstofvezeledities

Deze 3D-printer is bedoeld voor de markt voor vervangende onderdelen voor metalen onderdelen. Ze gebruiken versterkt nylon dat de hoge sterkte en hittebestendigheid optimaliseert. Ze hebben een composietextruder met de capaciteit om schurende materialen te verwerken.

Een ander belangrijk kenmerk dat het behoudt, zijn de geharde metalen aandrijftandwielen en een verwisselbaar mondstuk van gehard staal om de maximale mondstuktemperatuur bij 3D-printen met koolstofvezel aan te kunnen.

• Fusion 3 F410

Deze printer blijft uitstekend geschikt voor gebruik met koolstofcomposieten. Het staat bekend als een perfecte machine die goedkoper is en een maximale mondstuktemperatuur van 300 graden heeft.

Fusion 3 F410 koolstofvezelprinter doet het goed met de meeste versterkte koolstofvezels, en de betaalbaarheid maakt het een favoriet van veel 3D-printergebruikers.

Hoe print je koolstofvezel?

Koolstofvezelfilamenten bestaan ​​uit minuscule vezels die in het basismateriaal zijn gegoten om de materiaaleigenschappen te verbeteren.

De sterkte van de vezel zorgt ervoor dat het filament even sterk is en een hoger stijfheidsniveau geniet. Het zorgt ervoor dat de onderdelen van de 3D-printer lichter zijn en zorgt voor dimensionale stabiliteit, omdat de vezels het krimpen tijdens het koelproces beperken.

Koolstofvezel afdrukken

Voordat u begint met afdrukken, moet u mogelijk afdrukinstellingen instellen, zoals temperatuur, bedhechting, extrusiesnelheden en afdruksnelheid, vergelijkbaar met de standaardinstellingen die worden gebruikt voor het basismateriaal dat op de vezel is gefuseerd.

Het koolstofvezelmateriaal zal waarschijnlijk verstopt raken tijdens extrusie vanwege de toegevoegde vezel en er kan speciale hardware nodig zijn, meer nog een gehard mondstuk, om het risico op schade het hoofd te bieden.

Hoeveel kost een Carbon 3D-printer?

De koolstofvezelprinters zijn over het algemeen niet te duur. Hun betaalbaarheid is een grote opluchting voor 3D-printers die koolstofvezeltechnologie gebruiken.

De volgende lijst toont een assortiment van koolstofvezel 3D-printers met vermelding van de 3D-printtechnologie die ze gebruiken en hun prijzen in Amerikaanse dollars.

• Delta WASP 2040 maakt gebruik van FDM-technologie en heeft een marktprijs van $ 4750
• Raise3D E2 CF &Pro2 Plus gebruiken de FDM-technologie en kosten $ 4999
• Makerbot Method koolstofvezeleditie maakt gebruik van de FDM-technologie en kost $ 4999
• Fusion3 410 gebruikt de FDM-technologie en kost $ 5000
• XYZ-afdrukonderdeel pro300X maakt gebruik van FDM-technologie en kost $ 5500
• Ultimaker S5 gebruikt FDM en kost $ 5995
• Stratasys F120 gebruikt FDM en kost $12000
• Raboze XTREME gebruikt FDM-technologie en kost $ 10.000

Koolstofvezelfilament

Koolstofvezelfilament is een composietmateriaal dat wordt gevormd door kleine koolstofvezels in een polymeerbasis te gieten. Het lijkt op met metaal doordrenkte filamenten, maar bestaat in plaats daarvan uit fragmenten van vezels.

De polymeerbasis kan afkomstig zijn van tal van populaire 3D-printfilamentmaterialen zoals ABS, PLA, Nylon, PETG en andere materialen. De koolstofvezelfilamenten bevatten korte deeltjes met een diameter van ongeveer 0,01 mm. Het verbetert de sterkte van de koolstofvezel en verbetert de broosheid.

Deze verhoogde sterkte die wordt gegenereerd door deze infusie van de kleine deeltjes van de koolstofvezel aan de polymeerbasis, zorgt voor een uitstekende dimensionale stabiliteit die kromtrekken en krimpen tijdens het afkoelen helpt voorkomen.

Pluspunten

• Verhoogde sterkte en stijfheid
• Goede stabiliteit
• Goede oppervlakteafwerking
• Lichtgewicht afdrukken

Nadelen

• Krullen en krimpen
• Schuurdraad die messing sproeiers verslijt

Heb ik een koolstofvezel-specifieke printer nodig voor het afdrukken van koolstofvezel?

3D-printen met koolstofvezelfilament is een beetje anders dan traditioneel 3D-printen met basispolymeren. Het koolstofvezelfilament is stijver dan gewone filamenten zoals nylon en heeft een matte oppervlaktetextuur.

Daarom kan voor 3D-printen een gehard mondstuk nodig zijn dat niet direct beschikbaar is met gewone 3D-printers.

Continu afdrukken met koolstofvezel werkt door een constant koolstofvezelfilament in het gesmolten basispolymeer te voeren terwijl het extrudeert. Daarom is het de beste keuze om een ​​bepaalde printer in te zetten die dit kan.

Het doel blijft om de sterkte van het onderdeel te vergroten, aangezien de koolstofvezelprint het direct versterkt tijdens het printproces.

Hoe wordt koolstofvezelfilament gemaakt?

Koolstofvezelfilament bestaat uit filamenten gemaakt van verschillende basispolymeermaterialen met daarin kleine koolstofvezels.

Koolstofvezels zijn samengesteld uit koolstofatomen die aan elkaar zijn gebonden in een kristallijne formatie. Lagen van atomen worden samengekreukt, waardoor bindingen ontstaan ​​die een zeer hoge treksterkte hebben en deze doorgeven aan het gedrukte product.

Deze kristaluitlijningen geven de koolstofvezel een grote sterkte/volumeverhouding waardoor koolstofvezel in tal van toepassingen kan worden verwerkt.

Conclusie

Het hele concept van 3D-print koolstofvezel wordt in dit artikel gedemystificeerd. Dit artikel heeft gediend als een diepgaande gids voor de 3D-koolstofvezeltechnologie met verschillende concepten gedefinieerd en uitgelegd.

Hopelijk bent u nu op de hoogte van de voor- en nadelen van het gebruik van koolstofvezelfilamenten en de soorten 3D-printers die er goed mee werken.

De betaalbaarheid van koolstofvezelprinters is ook een verleiding om de technologie te omarmen die robuustere producten biedt dan standaard plastic filamenten