Percorsi tecnici per il rinforzo in fibra di carbonio
Esistono tre percorsi principali per i materiali di stampa 3D rinforzati con fibra di carbonio: filo composito a fibra continua (CF-CRF), filo di apporto a fibra tagliata e sinterizzazione della fibra di carbonio a base metallica. Tra questi, la tecnologia CF-CRF estrude in modo sincrono fasci di fibra di carbonio e matrice di nylon o PEEK per formare una struttura continua rinforzata con fibre e le proprietà meccaniche possono essere migliorate da due a tre volte. Il percorso della fibra tagliata può essere realizzato utilizzando una comune stampante FDM presente sul mercato con un ugello speciale. Il costo è inferiore ma il range di miglioramento è compreso tra il 30 e il 50%.
Manifestazioni speciali di anisotropia
La resistenza e il modulo dei materiali compositi rinforzati con fibra di carbonio nella direzione della fibra superano di gran lunga quelli nella direzione non fibrosa, il che è in netto contrasto con l'isotropia dei materiali metallici tradizionali. Quando si progettano le parti, è necessario allineare la direzione delle fibre con la direzione principale della sollecitazione. Ciò si ottiene impostando l'angolo di disposizione delle fibre nel software di slicing. Quando i carichi provengono da più direzioni, è possibile ottenere un comportamento meccanico approssimativamente isotropo alternando strati di fibre.
Adattamento delle attrezzature e sfide in termini di costi
La stampa continua di fibre richiede un estrusore multicanale dedicato e un meccanismo di guida delle fibre ad alta precisione. Il costo dell’attrezzatura è da tre a cinque volte superiore a quello delle normali stampanti FDM. Gli abrasivi in fibra di carbonio sono estremamente abrasivi per gli ugelli. Gli ugelli in ottone hanno una durata di poche ore. Si consiglia di utilizzare ugelli in acciaio temprato o rubino. Il controllo della coerenza della disposizione delle fibre nella produzione di massa richiede ancora un ciclo di verifica del processo come garanzia.
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