Un seul type de fibre de carbone, de multiples substrats, des surprises à l'infini ! | Cours ouvert de l'Académie des matériaux Yisheng

Avec l'expansion des applications professionnelles de la technologie d'impression 3D, les limites des matériaux polymères simples en termes de résistance, de stabilité dimensionnelle et de résistance à la chaleur deviennent de plus en plus évidentes. Pour répondre aux exigences des applications concrètes,composites renforcés de fibres de carboneIl est devenu l'un des matériaux haute performance les plus représentatifs pour l'impression 3D FDM.

La fibre de carbone (FC) possède des caractéristiques telles qu'une résistance spécifique élevée, un module spécifique élevé et un faible coefficient de dilatation thermique. L'incorporation de fibres de carbone courtes dans des matrices thermoplastiques (telles que le PA, le PETG et le PEEK) offre les avantages suivants :

Améliorer la force et la rigidité :La fibre de carbone possède un module d'élasticité bien supérieur à celui des polymères courants, ce qui améliore considérablement le module de flexion des matériaux composites. De plus, lorsqu'un matériau est soumis à une contrainte de flexion, la fibre de carbone, grâce à sa résistance élevée à la flexion, devient l'élément porteur principal, empêchant ainsi efficacement la propagation des fissures et la rupture du matériau.

Une meilleure résistance à la chaleur réduit les déformations :La fibre de carbone possède une conductivité thermique élevée et peut limiter la dilatation thermique des polymères, réduisant ainsi efficacement le retrait et le gauchissement lors de l'impression. L'ajout de fibre de carbone augmente la température de déformation thermique des matériaux composites à des degrés divers, avec une augmentation particulièrement marquée pour les matériaux cristallins (tels que le PET et le PA).

Lors du choix des matériaux d'impression 3D, il faut généralement prendre en compte deux dimensions principales.Imprimabilité et performances mécaniques.L'imprimabilité influe directement sur la qualité de surface, le contrôle du gauchissement et le taux de réussite d'impression des pièces moulées, tandis que les propriétés mécaniques sont essentielles pour déterminer si un matériau peut être utilisé dans des applications fonctionnelles.

1. Du point de vue de la difficulté d'impression :

Les matériaux tels que le PLA-CF, le PETG-CF et l'ABS-CF sont relativement faciles à imprimer, tandis que les matériaux en fibre de carbone nylon sont relativement plus difficiles à imprimer.

2. Du point de vue des caractéristiques de performance :

Le PET-CF est le matériau le plus résistantIl possède une excellente résistance chimique et une température de déformation thermique élevée après recuit, ce qui le rend adapté aux applications à haute résistance dans des environnements à haute température et à forte humidité !

Le PA-CF possède une excellente résistance mécanique, aux chocs, à la chaleur et aux produits chimiques.Cependant, les matériaux en nylon sont hygroscopiques et sont donc plus adaptés à certaines applications...Environnement à haute température et à haute durabilité,On peut citer comme exemples les pièces de moteur, les composants de la conduite de carburant, les connecteurs, les engrenages et les roulements.

Bien que le PA12+CF ne soit pas le matériau possédant les propriétés mécaniques les plus robustes, il est...Elle allie force, robustesse et stabilité.Elle est devenue un symbole de performance globale et équilibrée. Parallèlement, elle...Il présente des performances exceptionnelles en matière de résistance aux chocs, de conception légère et de faible absorption d'humidité.C'est pourquoi il est très prisé dans des domaines tels que les drones, l'aérospatiale et les équipements sportifs.

L'ajout de fibres de carbone à différents substrats entraîne des améliorations très variables des propriétés des matériaux. En fonction de leurs caractéristiques de performance et de leurs applications, nous classons les matériaux d'impression 3D à base de fibres de carbone de la gamme eSUN en…DébutantetNiveau professionnelDeux catégories.

1. Niveau d'entrée : Matériaux d'impression 3D renforcés de fibres de carbone

Le PLA et le PETG sont des matériaux d'impression 3D grand public courants. L'ajout d'une petite quantité de fibres de carbone permet d'améliorer la qualité d'impression.La résistance et la rigidité du PLA et du PETGCela le rend plus adapté à l'impression d'outils, de prototypes de produits et de composants ou pièces structurelles nécessitant de la rigidité. Contrairement aux matériaux en fibre de carbone de qualité professionnelle, le PLA-CF et le PETG-CF sont plus…Facile à imprimer et offre un plus large choix de couleurs.Pour répondre aux divers besoins des utilisateurs.

Grâce à ses propriétés de résistance aux intempéries, le PETG-CF possède un éventail d'applications plus large.Il peut être utilisé en extérieur ou dans des environnements humides.

2. Qualité professionnelle : Matériaux d’impression 3D renforcés de fibres de carbone

Outre le PLA et le PETG courants, eSUN a également lancéPET-CF, ABS-CF, PA-CF, PA12+CFUne série de matériaux d'impression 3D renforcés par des fibres de carbone.

ABS-CF

L'ABS est un plastique technique courant. L'ajout de fibres de carbone à l'ABS-CF le rend plus résistant, plus résistant à la chaleur et moins sujet à la déformation. L'ABS-CF possède également…LégerAvec le même modèle, les impressions ABS-CF sont 13 % plus légères que les impressions PLA-CF et 25 % plus légères que les impressions PET-CF.

Même ceux qui ont des difficultés à imprimer n'ont pas à s'inquiéter, car les matériaux en fibre de carbone améliorent considérablement la déformation des matériaux et la précision dimensionnelle.

PET-CF

Le PET est actuellement largement utilisé dans la fabrication de bouteilles en plastique, de pièces automobiles et dans d'autres domaines en raison de ses propriétés mécaniques élevées et de sa bonne résistance à la température et aux produits chimiques. L'ajout de fibres de carbone permet d'améliorer considérablement ses propriétés mécaniques.Le PET-CF est le matériau présentant la plus grande résistance et la plus grande rigidité parmi les composites à fibres de carbone faciles à produire d'eSUN.De plus, compte tenu des caractéristiques du substrat PET, le PET-CF possède égalementfaible absorption d'humiditéSes caractéristiques. Bien qu'il existe une certaine courbe d'apprentissage en termes de performances d'impression,Elle offre une grande précision d'impression.

En résumé, la TEP-CF peutAdapté aux environnements difficiles, caractérisés par des températures et une humidité élevées.Il combine résistance à la chaleur, résistance à la vapeur d'eau et stabilité structurelle, et peut être appliqué à des environnements difficiles tels que les tuyaux et connecteurs à haute température, les équipements résistants aux hautes températures et à la vapeur d'eau, les colliers de serrage résistants aux hautes températures et les pièces de moteurs automobiles.

Petit rappel : pour une meilleure résistance à la chaleur, il est recommandé de recuire le modèle imprimé.

PA-CF et PA12+CF

Le PA-CF et le PA12+CF sont deux matériaux renforcés de fibres de carbone, développés à partir de nylon. Ils allient haute résistance mécanique et résistance aux hautes températures, et présentent d'excellentes propriétés d'autolubrification ainsi qu'une résistance remarquable à la fatigue et aux chocs. De plus, grâce à l'ajout de fibres de carbone, ils offrent une excellente stabilité dimensionnelle et une grande résistance à la déformation, répondant ainsi aux exigences élevées de résistance et de durabilité des composants structuraux dans des applications telles que la mécanique et l'automobile.

En termes de différences,Le PA-CF utilise du nylon à usage général comme matériau de base, qui présente une rigidité et une résistance à la chaleur supérieures ; le PA12+CF utilise du nylon 12 comme matériau de base, qui présente une absorption d’eau plus faible, une meilleure stabilité dimensionnelle et une meilleure résistance aux intempéries.Le PA-CF est plus adapté aux pièces mécaniques exigeant une résistance et une tenue à la chaleur élevées ; le PA12+CF offre de meilleures performances en termes de légèreté et d'adaptabilité environnementale.

1. Pour garantir une impression correcte des matériaux en fibre de carbone et des propriétés mécaniques optimales, un traitement de séchage est recommandé avant l'impression ;

2. Les buses en fibre de carbone sont sujettes à l'usure ; il est recommandé d'utiliser à la place des buses en acier trempé.

3. Les matériaux en fibre de carbone sont rigides et cassants. Il est donc recommandé que le tube ne soit pas trop long et que l'angle de courbure ne soit pas trop important. L'utilisation d'AMS est déconseillée !

Les matériaux d'impression 3D renforcés de fibres de carbone constituent un choix important pour les prototypes fonctionnels et s'intègrent progressivement dans la production de pièces finales en petites et moyennes séries. Leurs caractéristiques de haute résistance, de grande rigidité et de faible dilatation thermique en font un matériau essentiel pour l'industrialisation future de la fabrication additive. Pour toute demande ou suggestion concernant les matériaux d'impression 3D composites en fibres de carbone, veuillez contacter eSUN.

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