نوع واحد من ألياف الكربون، ركائز متعددة، مفاجآت لا تنتهي! | دورة أكاديمية ييشنغ للمواد المفتوحة

مع توسع التطبيقات الاحترافية لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، تتضح بشكل متزايد محدودية المواد البوليمرية المفردة من حيث القوة، وثبات الأبعاد، ومقاومة الحرارة. ولتلبية متطلبات التطبيقات العملية،مركبات مقواة بألياف الكربونلقد أصبح أحد أكثر المواد عالية الأداء تمثيلاً للطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية FDM.

تتميز ألياف الكربون بخصائص مثل القوة النوعية العالية، ومعامل المرونة النوعي العالي، ومعامل التمدد الحراري المنخفض. ويُوفر إدخال ألياف الكربون القصيرة في المصفوفات البلاستيكية الحرارية (مثل PA وPETG وPEEK) المزايا التالية:

تحسين القوة والصلابة:تتمتع ألياف الكربون بمعامل مرونة أعلى بكثير من البوليمرات الشائعة، مما يُحسّن بشكل ملحوظ معامل الانحناء للمواد المركبة. في الوقت نفسه، عندما تتعرض المادة لإجهاد الانحناء، تُصبح ألياف الكربون ذات مقاومة الانحناء العالية هي الوحدة الرئيسية الحاملة للحمل، مما يمنع بشكل فعال انتشار الشقوق ويحول دون انكسار المادة.

تحسين مقاومة الحرارة يقلل من التشوه:تتميز ألياف الكربون بموصلية حرارية عالية، مما يقلل من التمدد الحراري للبوليمرات، وبالتالي يحدّ من الانكماش والتشوه أثناء عملية الطباعة. وتؤدي إضافة ألياف الكربون إلى زيادة درجة حرارة التشوه الحراري للمواد المركبة بدرجات متفاوتة، مع زيادة ملحوظة بشكل خاص في المواد البلورية (مثل البولي إيثيلين تيريفثالات والبولي أميد).

عند اختيار مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد، نحتاج عادةً إلى مراعاة بُعدين أساسيين.قابلية الطباعة والأداء الميكانيكي.تؤثر قابلية الطباعة بشكل مباشر على جودة السطح والتحكم في التشوه ومعدل نجاح الطباعة للأجزاء المصبوبة، في حين أن الخصائص الميكانيكية هي المفتاح لتحديد ما إذا كان يمكن استخدام مادة ما في التطبيقات الوظيفية.

1. من منظور صعوبة الطباعة:

تُعد مواد مثل PLA-CF و PETG-CF و ABS-CF سهلة الطباعة نسبيًا، بينما تُعد مواد ألياف الكربون المصنوعة من النايلون أكثر صعوبة في الطباعة نسبيًا.

2. من منظور خصائص الأداء:

مادة PET-CF هي أقوى المواديتميز بمقاومة كيميائية ممتازة ودرجة حرارة عالية للتشوه الحراري بعد التلدين، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات عالية القوة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية!

يتميز PA-CF بقوة ممتازة، ومقاومة للصدمات، ومقاومة للحرارة، ومقاومة للمواد الكيميائية.ومع ذلك، فإن مواد النايلون ماصة للرطوبة، وبالتالي فهي أكثر ملاءمة للتطبيقات...بيئة ذات درجة حرارة عالية ومتانة عالية،وتشمل الأمثلة أجزاء المحرك، ومكونات خط الوقود، والموصلات، والتروس، والمحامل.

على الرغم من أن مادة PA12+CF ليست ذات أقوى الخصائص الميكانيكية، إلا أنها...فهو يجمع بين القوة والمتانة والثبات.لقد أصبح رمزاً للأداء المتكامل والمتوازن. وفي الوقت نفسه، هو...يتميز بأداء متميز في مقاومة الصدمات، والتصميم خفيف الوزن، وانخفاض امتصاص الرطوبة.لذلك، يحظى بشعبية كبيرة في مجالات مثل الطائرات بدون طيار، والفضاء، والمعدات الرياضية.

تؤدي إضافة ألياف الكربون إلى ركائز مختلفة إلى تحسينات متفاوتة بشكل ملحوظ في خصائص المواد. وبناءً على خصائص الأداء وسيناريوهات التطبيق، نصنف مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد من سلسلة ألياف الكربون من eSUN إلى...مبتدئوالمستوى الاحترافيفئتان.

1. المستوى المبتدئ: مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المقواة بألياف الكربون

يُعد كل من PLA وPETG من مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد الشائعة الاستخدام في المنتجات الاستهلاكية. ويمكن تحسين جودة الطباعة بإضافة كمية صغيرة من ألياف الكربون.قوة وصلابة PLA و PETGوهذا ما يجعله أكثر ملاءمة لأدوات الطباعة، ونماذج المنتجات الأولية، والمكونات أو الأجزاء الهيكلية التي تتطلب صلابة. على عكس مواد ألياف الكربون الاحترافية، فإن PLA-CF وPETG-CF أكثر...سهل الطباعة ويوفر مجموعة أوسع من خيارات الألوان.لتلبية الاحتياجات المتنوعة للمستخدمين.

بفضل خصائص مقاومة العوامل الجوية لمادة PETG، تتمتع مادة PETG-CF بنطاق أوسع من التطبيقات.يمكن استخدامه في البيئات الخارجية أو الرطبة.

2. مواد طباعة ثلاثية الأبعاد مُقوّاة بألياف الكربون، من الدرجة الاحترافية

بالإضافة إلى مواد PLA وPETG الشائعة، أطلقت شركة eSUN أيضًاPET-CF، ABS-CF، PA-CF، PA12+CFسلسلة من مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المقواة بألياف الكربون.

ABS-CF

مادة ABS هي نوع شائع من البلاستيك الهندسي. إضافة ألياف الكربون إلى ABS-CF تجعلها أقوى وأكثر مقاومة للحرارة وأقل عرضة للتشوه. كما تتميز مادة ABS-CF أيضًا بـ...خفيف الوزنباستخدام نفس النموذج، تكون مطبوعات ABS-CF أخف بنسبة 13٪ من مطبوعات PLA-CF وأخف بنسبة 25٪ من مطبوعات PET-CF.

حتى أولئك الذين يواجهون صعوبة في الطباعة لا داعي للقلق، حيث تعمل مواد ألياف الكربون على تحسين تشوه المواد ودقة الأبعاد بشكل كبير.

PET-CF

يُستخدم البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) على نطاق واسع حاليًا في صناعة الزجاجات البلاستيكية وقطع غيار السيارات وغيرها من المجالات نظرًا لخصائصه الميكانيكية العالية ومقاومته الجيدة للحرارة والمواد الكيميائية. ويمكن أن يؤدي إضافة ألياف الكربون إلى تحسين خصائصه الميكانيكية بشكل ملحوظ.مادة PET-CF هي المادة ذات أعلى قوة وصلابة في نظام ألياف الكربون المركبة سهل النمو من eSUN.بالإضافة إلى ذلك، واستنادًا إلى خصائص ركيزة PET، فإن PET-CF يتمتع أيضًاامتصاص منخفض للرطوبةخصائصها. على الرغم من وجود منحنى تعليمي معين فيما يتعلق بأداء الطباعة،تتميز بدقة طباعة عالية.

باختصار، يمكن لـ PET-CFمناسب للبيئات القاسية ذات درجات الحرارة والرطوبة العالية.فهو يجمع بين مقاومة الحرارة، ومقاومة بخار الماء، والاستقرار الهيكلي، ويمكن استخدامه في البيئات القاسية مثل الأنابيب والموصلات ذات درجات الحرارة العالية، والمعدات المقاومة لدرجات الحرارة العالية وبخار الماء، والمشابك المقاومة لدرجات الحرارة العالية، وأجزاء محركات السيارات.

*تذكير ودي: لتحقيق مقاومة أفضل للحرارة، يوصى بمعالجة النموذج المطبوع حرارياً.

PA-CF و PA12+CF

يُعد كل من PA-CF و PA12+CF مادتين مُقوّاتين بألياف الكربون، تم تطويرهما باستخدام النايلون كمادة أساسية. وتجمع هاتان المادتان بين القوة العالية ومقاومة درجات الحرارة المرتفعة، كما تتميزان بخصائص تشحيم ذاتي ممتازة ومقاومة عالية للإجهاد والصدمات. في الوقت نفسه، وبفضل إضافة ألياف الكربون، تتمتعان بثبات أبعاد ممتاز ومقاومة عالية للتشوه، مما يُلبي متطلبات القوة والمتانة العالية للمكونات الهيكلية في تطبيقات مثل الآلات والسيارات.

أما فيما يتعلق بالاختلافات،يستخدم PA-CF النايلون للأغراض العامة كمادة أساسية، والذي يتميز بصلابة ومقاومة للحرارة أقوى؛ بينما يستخدم PA12+CF النايلون 12 كمادة أساسية، والذي يتميز بامتصاص أقل للماء، واستقرار أبعاد أفضل، ومقاومة أقوى للعوامل الجوية.يُعد PA-CF أكثر ملاءمة للأجزاء الميكانيكية ذات متطلبات القوة العالية ومقاومة الحرارة؛ بينما يُظهر PA12+CF أداءً أفضل من حيث خفة الوزن والقدرة على التكيف مع البيئة.

1. لضمان الطباعة السليمة لمواد ألياف الكربون والخصائص الميكانيكية المثلى، يوصى بإجراء معالجة التجفيف قبل الطباعة؛

2. فوهات ألياف الكربون عرضة للتآكل؛ يوصى باستخدام فوهات الفولاذ المقوى بدلاً منها.

3. مواد ألياف الكربون صلبة وسهلة الكسر. لذلك، يُنصح بألا يكون الأنبوب طويلاً جدًا أو بزاوية انحناء كبيرة جدًا. لا يُنصح باستخدام نظام AMS!

لا تُعدّ مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المُدعّمة بألياف الكربون خيارًا مهمًا للنماذج الأولية الوظيفية فحسب، بل إنها تدخل تدريجيًا أيضًا في إنتاج الأجزاء النهائية بكميات صغيرة إلى متوسطة. وتجعلها خصائصها المتمثلة في "القوة العالية والصلابة العالية والتمدد الحراري المنخفض" نظامًا ماديًا بالغ الأهمية للتصنيع الإضافي في المستقبل. لأي استفسارات أو اقتراحات بخصوص مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المركبة من ألياف الكربون، يُرجى التواصل مع شركة eSUN.

نحن الآن في خضمّ حملة "يوم العزاب" على موقع Tmall. يمكنكم البحث عن "Yisheng" على موقع Taobao وزيارة متجر Yisheng الرسمي الرئيسي لمزيد من المعلومات.