Блог

Jul 29, 2023

Три неизвестных факта о 3D-печати непрерывным волокном от генерального директора Anisoprint Федора Антонова

Имея десятилетний опыт, можно с уверенностью сказать, что Anisoprint кое-что знает.

Имея десятилетний опыт, можно с уверенностью сказать, что Anisoprint знает кое-что о 3D-печати с непрерывным волокном. Российский производитель специализируется на коэкструзионных 3D-принтерах из композитного волокна, способных изготавливать высокопрочные армированные детали. Компания также разрабатывает и поставляет армированные волокнами материалы, которые обеспечивают множество применений нишевой технологии.

Мы поговорили с Anisoprint, чтобы узнать немного больше об этой теме перед образовательным вебинаром, который проведет генеральный директор компании Федор Антонов 21 июля.

Высокий объем клетчатки – это еще не все

Инженеры, работающие в производстве композитов, знают, что высокое объемное соотношение волокон имеет большое значение, когда речь идет о прочности детали. Для большинства профессиональных и промышленных компонентов требуется около 40–60% при производстве, например, с помощью традиционных автоматических машин для укладки волокна. Эти машины систематически укладывают листы основного материала рядом с пучками волокон, используя прижимной ролик для обеспечения адгезии.

Когда дело доходит до композитных деталей, изготовленных аддитивным способом, было бы здорово упаковать 50%, но в большинстве случаев это просто неосуществимо. Проблема в том, что более высокие объемные соотношения волокон требуют большего уплотнения между слоями, чтобы вытолкнуть захваченный воздух. Это просто означает, что после каждого слоя необходимо прикладывать большее давление, чтобы он надежно сцепился с соседями.

Из-за угловых ограничений ролика и ограничений устойчивости прокатываемой детали объединение определенных участков 3D-печатной детали, таких как тонкие стенки или выступы, может оказаться затруднительным. При таком давлении невозможно создать решетчатые конструкции — самую оптимальную форму для композитов, — поскольку они состоят из тонких стенок. Таким образом, чем больше объем волокна, тем больше свободы дизайна вы теряете – неудачное соотношение, учитывая, что это должно быть одним из основных преимуществ 3D-печати.

Рубленые волокна и непрерывные волокна

Укрепляющие волокна можно разделить на две основные категории – рубленые волокна и непрерывные волокна. Функционально они могут казаться одинаковыми, но совершенно по-разному влияют на механические свойства детали.

Антонов объясняет: «Существует большая путаница между короткими волокнами и непрерывными волокнами. Оба образуют композиты, но только непрерывные волокна действительно могут рассматриваться как «армирующие». Разрезанные волокна просто заполняют матрицу материала без какой-либо ориентации, в то время как непрерывные волокна идут встык. будучи ориентированы в одном направлении. Поскольку прочность композита лежит вдоль волокон, непрерывные волокна — единственный способ получить прочную деталь».

Разница существенная. Судя по данным собственных испытаний Anisoprint, композит с рубленым волокнистым наполнителем обычно примерно в два раза прочнее чистого пластика. Впечатляет то, что композит с непрерывным волокнистым наполнителем может быть примерно в 30 раз прочнее – очень разительная разница.

Не только углерод

Печать из углеродного волокна часто используется как взаимозаменяемая с 3D-печатью из непрерывного волокна. Хотя углеродное волокно является одним из наиболее известных, существуют и другие материалы, которые можно использовать для армирования. Инженеры, желающие использовать эту технологию, могут получить доступ к стекловолокну, арамиду, базальту и даже натуральным волокнам, поскольку все они имеют разные свойства и варианты использования.

Арамид, как и углеродное волокно, известен тем, что увеличивает прочность детали, но он также обеспечивает превосходную устойчивость к ударам и повреждениям – свойство, которого нет у углеродных волокон.

Базальт, экономичная альтернатива углероду, может быть предпочтительнее, когда экономическая эффективность является ключевым фактором, но прочность детали не занимает первое место в списке приоритетов. Пластик, армированный композитным углеродным волокном / CCF компании Anisoprint, обычно имеет прочность до 860 МПа. Однако пластик, армированный материалом на основе базальта (CBF), имеет давление 600 МПа и стоит всего две трети цены, что дает вам большую отдачу от затраченных средств.

Читатели, заинтересованные в получении дополнительной информации о технологиях 3D-печати с непрерывным волокном, представленных в настоящее время на рынке, могут записаться на вебинар на следующей неделе здесь. Докладчик Федор Антонов имеет степень доктора фундаментальной механики и более десяти лет академического и промышленного опыта работы с композитными материалами.