Breve descrição de Impressão 3D de fibra de carbono

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A fibra de carbono impressa em 3D é a segunda tecnologia de manufatura aditiva mais procurada depois do metal. Devido às propriedades únicas da fibra de carbono, tais como: leve, alta resistência, alta condutividade elétrica, alta resistência à corrosão, as peças feitas com tecnologia de impressão 3D costumam ter alta precisão e alto desempenho.

Tecnologia de impressão 3D de fibra de carbono

▶ Tecnologia de sinterização a laser
Características do material: Nylon reforçado com fibra curta, PEEK, TPU e outros materiais em pó
Características do processo: Misture fibra de carbono reduzida e material de náilon em uma determinada proporção e realize moldagem integral por sinterização a laser.


▶  Tecnologia de fusão multijato
Características do material: Nylon reforçado com fibra curta, PEEK, TPU e outros materiais em pó
Características do processo: Através do aquecimento do tubo da lâmpada, a seção transversal da peça acumula calor suficiente para realizar a formação do fundido sob a ação do solvente.

▶  Tecnologia FDM
Características do material: PLA reforçado com fibra longa, náilon, PEEK e outros materiais de fio
Características do processo: A fibra longa é inserida no fio convencional pela tecnologia FDM para aumentar o efeito.

Método de impressão de fibra de carbono

▶  Termoplástico com enchimento de fibra de carbono picado.
  Os termoplásticos preenchidos com fibra de carbono de corte curto são impressos em uma impressora FFF (FDM) padrão que consiste em um termoplástico (PLA, ABS ou náilon) reforçado com pequenos fios cortados, ou seja, fibras de carbono. Por outro lado, a fabricação contínua de fibra de carbono é um processo de impressão exclusivo que coloca feixes contínuos de fibra de carbono em substratos termoplásticos FFF (FDM) padrão.
Plásticos curtos com fibra de carbono e fibras contínuas são fabricados com fibra de carbono, mas a diferença entre eles é enorme. Entender como cada método funciona e sua aplicação ideal o ajudará a tomar decisões informadas sobre o que fazer na manufatura aditiva.

As fibras de carbono picadas são essencialmente materiais de reforço para termoplásticos padrão. Ele permite que as empresas imprimam materiais que geralmente são menos poderosos em níveis mais altos de intensidade. O material é então misturado com um termoplástico e a mistura resultante é extrudada em um carretel para uma técnica de fabricação de filamento fundido (FFF).
Para compósitos que usam o método FFF, o material é uma mistura de fibras picadas (geralmente fibras de carbono) e termoplásticos convencionais (como náilon, ABS ou ácido polilático). Embora o processo FFF permaneça o mesmo, as fibras cortadas aumentam a resistência e a rigidez do modelo e melhoram a estabilidade dimensional, o acabamento superficial e a precisão.
Esse método nem sempre é perfeito. Alguns filamentos reforçados com fibras cortadas enfatizam a resistência ajustando a supersaturação do material com fibras. Isso pode afetar adversamente a qualidade geral da peça, reduzindo a qualidade da superfície e a precisão da peça. Protótipos e peças de uso final podem ser feitos de fibra de carbono picada porque fornece a resistência e a aparência necessárias para testes internos ou componentes voltados para o cliente.

Materiais reforçados com fibra de carbono contínua.
A fibra de carbono contínua é a vantagem real. Esta é uma solução econômica para substituir as peças de metal tradicionais por peças compostas impressas em 3D porque atinge resistência semelhante usando apenas uma fração do peso. Ele pode ser usado para embutir materiais em termoplásticos usando a tecnologia de fabricação contínua de filamento (CFF). Uma impressora que usa este método coloca fibras contínuas de alta resistência (por exemplo, fibra de carbono, fibra de vidro ou Kevlar) através de um segundo bico de impressão em um termoplástico extrudado FFF durante a impressão. As fibras de reforço formam a "espinha dorsal" da parte impressa, produzindo um efeito duro, forte e durável.
A fibra de carbono contínua não apenas aumenta a resistência, mas também fornece aos usuários um reforço seletivo em áreas onde maior durabilidade é necessária. Devido à natureza FFF do processo principal, você pode optar por construir camada por camada.
Em cada camada, existem dois métodos de realce: reforço concêntrico e reforço isotrópico. Preenchimentos concêntricos reforçam os limites externos de cada camada (interna e externa) e se estendem para a peça com um número de ciclos definido pelo usuário. O enchimento isotrópico forma um reforço composto unidirecional em cada camada e a trama de fibra de carbono pode ser simulada mudando a direção do reforço na camada. Essas estratégias aprimoradas permitem que as indústrias aeroespacial, automotiva e de manufatura integrem materiais compostos em seus fluxos de trabalho de novas maneiras. As peças impressas podem ser usadas como ferramentas e luminárias (todos os quais requerem fibra de carbono contínua para simular com eficácia as propriedades do metal.), como ferramentas na extremidade do braço, palato mole e CMM luminárias.

Aplicação de materiais de fibra de carbono na indústria de componentes
O material de nylon 12CF, um novo material de fibra de carbono impresso em 3D contendo até 35% de fibra de carbono, é, portanto, excelente em propriedades como resistência à tração final de 76 MPa e módulo de tração de 7529 MPa. Com uma resistência à flexão de 142 MPa, é suficiente para substituir os metais em muitas aplicações, o suficiente para substituir os metais em muitas aplicações, tornando-o ideal para as indústrias automotiva, aeroespacial e outras. Este termoplástico reforçado com fibra de carbono é usado para produzir protótipos de alto desempenho que podem resistir a testes rigorosos de peças de produção durante a verificação do projeto para atender aos requisitos exigentes do ambiente de produção e podem ser aplicados na fabricação de acessórios na linha de produção.
Os materiais OXFAB são altamente resistentes a produtos químicos e ao calor, o que é crítico para componentes aeroespaciais e industriais de alto desempenho. Dados extensos de testes mecânicos demonstram que OXFAB pode ser usado para peças completas e prontas para uso para impressão 3D. A OPM está implementando contratos-chave de desenvolvimento com clientes nos setores aeroespacial e industrial para peças impressas em 3D para aeronaves comerciais e militares, aplicações espaciais e industriais, que podem reduzir significativamente o peso e o custo.
Hoje, o campo da manufatura aditiva explodiu e algumas impressoras oferecem a capacidade de imprimir em fibra de carbono. Se a indústria de impressão 3D deseja ganhar mais participação de mercado no mercado de manufatura de US $ 100 bilhões, a tecnologia de impressão 3D precisa ser aplicada tanto na tecnologia de processo quanto nos materiais. As várias vantagens da fibra de carbono refletem a possibilidade de que esse objetivo se torne realidade. Com certeza, para competir com a manufatura tradicional, os materiais compósitos devem ser uma das forças motrizes por trás da impressão 3D se tornando a tecnologia dominante.

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