Sợi carbon quan trọng như thế nào trong in 3d.

3D VNTECH 14/12/2018
soi-carbon-quan-trong-nhu-the-nao-trong-in-3d

Sau đây hãy cùng tìm hiểu vai trò của sợi carbon trong in 3D.

Một ví dụ về in 3D bằng sợi carbon sử dụng vật liệu tổng hợp truyền thống.

Một ví dụ về in 3D bằng sợi carbon sử dụng vật liệu tổng hợp truyền thống.

 

  • Sợi carbon in 3D có lẽ là công nghệ sản xuất phụ gia được tìm kiếm nhiều thứ hai, sau kim loại. Nhờ những phát triển gần đây trong không gian sản xuất phụ gia, các máy in 3D có khả năng sử dụng vật liệu khó nắm bắt cuối cùng đã trở thành hiện thực. Tuy nhiên, không phải tất cả các máy in 3D bằng sợi carbon đều được tạo ra như nhau - một số máy sử dụng sợi được cắt nhỏ để tăng cường nhựa nhiệt dẻo thông thường, trong khi các máy khác sử dụng sợi liên tục được đặt bên trong ma trận nhiệt dẻo cơ bản (thường chứa đầy các sợi được cắt nhỏ) để tạo ra một bộ xương phần.

Hiểu về sợi carbon.

  • Sợi carbon được tạo thành từ các chuỗi nguyên tử carbon thẳng hàng thể hiện sức căng cực kỳ cao. Một mình, chúng không đặc biệt hữu ích với bản chất mỏng manh, dễ vỡ của chúng khiến chúng dễ dàng bị phá vỡ trong bất kỳ ứng dụng thực tế nào. Tuy nhiên, khi được nhóm lại và kết dính với nhau bằng cách sử dụng một tác nhân liên kết, các sợi phân phối tải trọng trơn tru và tạo thành một vật liệu composite nhẹ, cực kỳ mạnh mẽ. Những vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon này có dạng tấm, ống hoặc các tính năng đúc tùy chỉnh và được sử dụng trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và ô tô trong đó tỷ lệ cường độ trên trọng lượng là vua. Thông thường, nhựa nhiệt rắn được sử dụng làm tác nhân liên kết.

In 3D bằng sợi carbon.

  • Những phát triển gần đây trong công nghệ in 3D đã cho phép các công ty in bằng sợi carbon, mặc dù với một vật liệu liên kết khác với các quy trình sợi carbon tiêu chuẩn. Các loại nhựa không tan chảy nên chúng không thể được đùn qua các vòi phun để khắc phục điều này, máy in 3D thay thế nhựa bằng nhựa nhiệt dẻo có thể in được. Mặc dù các bộ phận này không chịu nhiệt như vật liệu tổng hợp sợi carbon nhựa ma trận, nhưng chúng được hưởng lợi từ sức mạnh của sợi.

In bằng sợi carbon xắt nhỏ so với sợi carbon liên tục.

  • Có hai phương pháp in bằng sợi carbon hiện nay: băm nhỏ bằng sợi carbon chứa đầy nhựa nhiệt dẻo và gia cố sợi carbon liên tục. Nhựa nhiệt dẻo chứa đầy sợi carbon được cắt thông qua máy in FFF (FDM) tiêu chuẩn và bao gồm một loại nhựa nhiệt dẻo (PLA, ABS hoặc Nylon) được gia cố bằng các sợi nhỏ được cắt nhỏ là sợi carbon. Chế tạo sợi carbon liên tục, mặt khác, là một quy trình in riêng biệt đặt các sợi carbon liên tục vào một cơ sở nhựa nhiệt dẻo FFF (FDM) tiêu chuẩn.
  • Cả hai loại nhựa được làm đầy bằng sợi carbon và chế tạo sợi liên tục đều sử dụng sợi carbon, tuy nhiên sự khác biệt giữa chúng là rất lớn. Biết cách mỗi công việc và các ứng dụng lý tưởng của chúng sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt về việc nên theo đuổi những nỗ lực sản xuất phụ gia nào.

Sợi carbon in 3D được tạo ra bằng cách sử dụng nhựa nhiệt dẻo chứa đầy sợi carbon.

Sợi carbon in 3D được tạo ra bằng cách sử dụng nhựa nhiệt dẻo chứa đầy sợi carbon.

  • Sợi carbon cắt nhỏ về cơ bản là một gói tăng cường cho nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn. Nó cho phép các công ty in các vật liệu thường yếu hơn với sức mạnh được thêm vào. Vật liệu này sau đó được trộn với nhựa nhiệt dẻo, và hỗn hợp thu được được ép đùn thành một ống chỉ cho công nghệ Chế tạo sợi hợp nhất (FFF). Đối với vật liệu tổng hợp sử dụng phương pháp FFF, các vật liệu này bao gồm các sợi cắt nhỏ (thường là sợi carbon) trộn với nhựa nhiệt dẻo truyền thống như nylon, ABS hoặc PLA. Trong khi quy trình FFF không thay đổi, các sợi được cắt nhỏ làm tăng sức mạnh, độ cứng của mô hình, cũng như cải thiện độ ổn định kích thước, độ hoàn thiện bề mặt và độ chính xác của nó.
  • Cách tiếp cận này không phải lúc nào cũng đến mà không thỏa hiệp. Một số sợi được gia cố bằng sợi được ưu tiên cường độ bằng cách bảo hòa vật liệu bằng sợi. Điều này gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng tổng thể của mảnh, làm giảm chất lượng bề mặt và độ chính xác của bộ phận. Nguyên mẫu và các bộ phận sử dụng cuối có thể được chế tạo bằng sợi carbon băm nhỏ, vì nó mang lại sức mạnh và vẻ ngoài cần thiết cho thử nghiệm nội bộ hoặc các bộ phận đối diện với khách hàng.

Sợi carbon 3D được in sử dụng cốt sợi liên tục.

Sợi carbon 3D được in sử dụng cốt sợi liên tục.

  • Sợi carbon liên tục là nơi sức mạnh thực sự. Đây là một giải pháp hiệu quả về chi phí để thay thế các bộ phận kim loại truyền thống bằng các bộ phận composite in 3D vì nó đạt được các thế mạnh tương tự ở một phần trọng lượng. Nó có thể được dát trong nhựa nhiệt dẻo bằng công nghệ Chế tạo sợi liên tục (CFF). Các máy in sử dụng phương pháp này đặt các sợi liên tục có độ bền cao (như sợi carbon, sợi thủy tinh hoặc Kevlar) thông qua một vòi in thứ hai trong nhựa nhiệt dẻo ép đùn FFF trong khi in. Các sợi gia cố tạo thành xương sống của mối hàn của phần được in, mang lại kết quả cứng, mạnh và bền.
  • Sợi carbon liên tục không chỉ tăng thêm sức mạnh mà còn cho phép người dùng gia cố có chọn lọc ở những khu vực đòi hỏi độ bền cao hơn. Do tính chất FFF của quy trình cốt lõi, bạn có thể chọn cơ bản từng lớp để củng cố. Trong mỗi lớp, có hai phương pháp gia cố: đồng tâm và đẳng hướng. Lấp đầy đồng tâm củng cố các ranh giới bên ngoài của mỗi lớp (cả bên trong và bên ngoài) và mở rộng vào phần bởi một số vòng lặp do người dùng xác định. Sự tràn vào đẳng hướng tạo ra cốt thép hỗn hợp đơn hướng trên mỗi lớp và có thể bắt chước các sợi dệt bằng cách thay đổi hướng gia cố trên các lớp. Những chiến lược gia cố này cho phép các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, ô tô và sản xuất tích hợp vật liệu tổng hợp vào quy trình làm việc của họ theo một cách mới.
  • Không gian sản xuất phụ gia đã bùng nổ, với một số máy in cung cấp khả năng in bằng sợi carbon. Tuy nhiên, tốt nhất bạn nên chú ý đến các vật liệu tổng hợp bạn đang mua và các ứng dụng mà mỗi sợi đã mở ra. Trừ khi nó xác định rằng đó là sợi carbon liên tục, vật liệu này gần như chắc chắn bao gồm dây tóc được gia cố bằng sợi carbon. Mặc dù cả hai đều cung cấp giá trị độc lập, nhưng có khả năng in với cả hai là cách tốt nhất để đáp ứng tất cả các nhu cầu ứng dụng của bạn.

 

 

 

Bình luận
Nội dung này chưa có bình luận, hãy gửi cho chúng tôi bình luận đầu tiên của bạn.
VIẾT BÌNH LUẬN