Cabaran aplikasi dan penemuan bahan komposit bertetulang gentian karbon dalam percetakan 3D

Laluan teknikal untuk tetulang gentian karbon

Terdapat tiga laluan utama untuk bahan cetakan 3D bertetulang gentian karbon: wayar komposit gentian berterusan (CF-CRF), wayar pengisi gentian cincang dan pensinteran gentian karbon berasaskan logam. Antaranya, teknologi CF-CRF secara serentak menyemperit berkas gentian karbon dan nilon atau matriks PEEK untuk membentuk struktur bertetulang gentian berterusan, dan sifat mekanikal boleh dipertingkatkan dua hingga tiga kali ganda. Laluan gentian cincang boleh direalisasikan menggunakan pencetak FDM biasa di pasaran dengan muncung khas. Kosnya lebih rendah tetapi julat peningkatan adalah antara 30 dan 50 peratus.

Manifestasi khas anisotropi

Kekuatan dan modulus bahan komposit bertetulang gentian karbon dalam arah gentian jauh melebihi arah bukan gentian, yang sangat berbeza dengan isotropi bahan logam tradisional. Apabila mereka bentuk bahagian, adalah perlu untuk menyelaraskan arah gentian dengan arah tegasan utama. Ini dicapai dengan menetapkan sudut susunan gentian dalam perisian penghirisan. Apabila beban datang dari pelbagai arah, kira-kira tingkah laku mekanikal isotropik boleh dicapai dengan lapisan gentian berselang-seli.

Penyesuaian peralatan dan cabaran kos

Pencetakan gentian berterusan memerlukan penyemperit berbilang saluran khusus dan mekanisme panduan gentian berketepatan tinggi. Kos peralatan adalah tiga hingga lima kali ganda berbanding pencetak FDM biasa. Bahan pelelas gentian karbon sangat melelas pada muncung. Muncung tembaga mempunyai hayat perkhidmatan hanya beberapa jam. Adalah disyorkan untuk menggunakan keluli keras atau muncung delima. Kawalan ketekalan susunan gentian dalam pengeluaran besar-besaran masih memerlukan kitaran pengesahan proses sebagai jaminan.