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Kurze Beschreibung der Kohlefaser-3D-Drucktechnologie und ihrer Anwendung in der Teileindustrie

Kurze Beschreibung von Kohlefaser-3D-Druck


3D-gedruckte Kohlefaser ist nach Metall die am zweithäufigsten nachgefragte additive Fertigungstechnologie. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von Kohlefaser, wie zum Beispiel: geringes Gewicht, hohe Festigkeit, hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit, weisen mit 3D-Drucktechnologie hergestellte Teile oft eine hohe Präzision und hohe Leistung auf.

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Kohlefaser-3D-Drucktechnologie

▶ Laser-Sinter-Technologie
Materialeigenschaften: Kurzfaserverstärktes Nylon, PEEK, TPU und andere Pulvermaterialien
Prozesseigenschaften: Mischen Sie kurzgeschnittenes Kohlefaser- und Nylonmaterial in einem bestimmten Verhältnis und realisieren Sie integrales Formen durch Lasersintern.
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Lasergesinterte Kohlefaser-Ansaugkrümmer-Funktionsprototyp


▶  
Multi-Jet-Schmelztechnologie
Materialeigenschaften: Kurzfaserverstärktes Nylon, PEEK, TPU und andere Pulvermaterialien
Verfahrenseigenschaften: Durch die Erwärmung des Lampenrohres nimmt der Teilquerschnitt genügend Wärme auf, um eine Schmelzebildung unter Einwirkung des Lösungsmittels zu realisieren.
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MJF-Technologie, die faserverstärkte Teile druckt

▶  FDM-Technologie
Materialeigenschaften: langfaserverstärktes PLA, Nylon, PEEK und andere Drahtmaterialien
Prozesseigenschaften: Die Langfaser wird per FDM-Technologie in den konventionellen Draht eingefüllt, um den Effekt zu verstärken.
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FDM-gedruckter kohlefaserverstärkter PEEK-Flügel

Kohlefaser-Druckverfahren

▶  Gehackter kohlenstofffasergefüllter Thermoplast.
  Kurzgeschnittene kohlenstofffasergefüllte Thermoplaste werden auf einem Standard-FFF (FDM)-Drucker gedruckt, der aus einem Thermoplast (PLA, ABS oder Nylon) besteht, der mit winzigen geschnittenen Strängen, dh Kohlefasern, verstärkt ist. Andererseits ist die Herstellung von Endlos-Carbonfasern ein einzigartiges Druckverfahren, bei dem Endlos-Carbonfaserbündel in standardmäßige thermoplastische FFF-Substrate (FDM) platziert werden.
Kurzgeschnittene kohlenstofffasergefüllte Kunststoffe und Endlosfasern werden aus Kohlefasern hergestellt, doch der Unterschied zwischen ihnen ist enorm. Das Verständnis der Funktionsweise jeder Methode und ihrer idealen Anwendung hilft Ihnen, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, was in der additiven Fertigung zu tun ist.Kurze Beschreibung der Kohlefaser-3D-Drucktechnologie und ihrer Anwendung in der Teileindustrie

3D-gedruckte Kohlefaser aus gehacktem Kohlefaser gefülltem Thermoplast

Gehackte Carbonfasern sind im Wesentlichen Verstärkungsmaterialien für Standard-Thermoplaste. Es ermöglicht Unternehmen, Materialien zu drucken, die bei höherer Intensität im Allgemeinen weniger leistungsstark sind. Das Material wird dann mit einem Thermoplast vermischt und die resultierende Mischung wird zu einer Spule für eine Schmelzfilament-Herstellungstechnik (FFF) extrudiert.
Bei Verbundwerkstoffen nach dem FFF-Verfahren ist das Material eine Mischung aus Schnittfasern (meist Carbonfasern) und konventionellen Thermoplasten (wie Nylon, ABS oder Polymilchsäure). Obwohl der FFF-Prozess gleich bleibt, erhöhen Schnittfasern die Festigkeit und Steifigkeit des Modells und verbessern die Dimensionsstabilität, Oberflächengüte und Präzision.
Diese Methode ist nicht immer fehlerfrei. Einige mit geschnittenen Fasern verstärkte Filamente betonen die Festigkeit durch Einstellen der Übersättigung des Materials mit Fasern. Dies kann die Gesamtqualität des Werkstücks beeinträchtigen und die Oberflächenqualität und Teilegenauigkeit verringern. Prototypen und Endverbrauchsteile können aus geschnittenen Kohlefasern hergestellt werden, da sie die Festigkeit und das Aussehen bieten, die für interne Tests oder kundenseitige Komponenten erforderlich sind.Kurze Beschreibung der Kohlefaser-3D-Drucktechnologie und ihrer Anwendung in der Teileindustrie

Kohlefaser-3D-Druck wird mit Endlosfasern verbessert

Endlos kohlenstofffaserverstärkte Materialien.
Die durchgehende Kohlefaser ist der wahre Vorteil. Dies ist eine kostengünstige Lösung, um herkömmliche Metallteile durch 3D-gedruckte Verbundteile zu ersetzen, da sie mit nur einem Bruchteil des Gewichts eine ähnliche Festigkeit erreicht. Es kann zum Einlegen von Materialien in thermoplastische Kunststoffe mit der Technologie der kontinuierlichen Filamentherstellung (CFF) verwendet werden. Ein Drucker, der dieses Verfahren verwendet, legt während des Druckens kontinuierliche hochfeste Fasern (z. B. Kohlefaser, Glasfaser oder Kevlar) durch eine zweite Druckdüse in einen FFF-extrudierten Thermoplasten. Verstärkungsfasern bilden das „Rückgrat“ des gedruckten Teils und erzeugen eine harte, starke und dauerhafte Wirkung.
Durchgehende Kohlefaser erhöht nicht nur die Festigkeit, sondern bietet dem Benutzer auch eine selektive Verstärkung in Bereichen, in denen eine höhere Haltbarkeit erforderlich ist. Aufgrund der FFF-Natur des Kernprozesses können Sie auf Schicht-für-Schicht-Basis aufbauen.
In jeder Schicht gibt es zwei Verbesserungsmethoden: konzentrische Bewehrung und isotrope Bewehrung. Konzentrische Füllungen verstärken die äußeren Grenzen jeder Schicht (intern und extern) und erstrecken sich mit einer benutzerdefinierten Anzahl von Zyklen in das Teil. Die isotrope Füllung bildet auf jeder Lage eine unidirektionale Verbundverstärkung, und das Kohlefasergewebe kann durch Änderung der Verstärkungsrichtung auf der Lage simuliert werden. Diese verbesserten Strategien ermöglichen es der Luftfahrt-, Automobil- und Fertigungsindustrie, Verbundwerkstoffe auf neue Weise in ihre Arbeitsabläufe zu integrieren. Gedruckte Teile können als Werkzeug verwendet werden und Armaturen (alle erfordern durchgehende Kohlefasern, um Metalleigenschaften effektiv zu simulieren.), wie Werkzeuge am Ende des Arms, Gaumensegel und KMG Armaturen.

Anwendung von Kohlefaserwerkstoffen in der Komponentenindustrie
Das Material Nylon 12CF, ein neues 3D-gedrucktes Kohlefasermaterial mit bis zu 35 % Kohlefaser, weist daher hervorragende Eigenschaften wie eine Endzugfestigkeit von 76 MPa und einen Zugmodul von 7529 MPa auf. Mit einer Biegefestigkeit von 142 MPa reicht es aus, um Metalle in vielen Anwendungen zu ersetzen, genug, um Metalle in vielen Anwendungen zu ersetzen, was es ideal für die Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie und andere Industrien macht. Dieser kohlenstofffaserverstärkte Thermoplast wird zur Herstellung von Hochleistungsprototypen verwendet, die den strengen Tests von Produktionsteilen während der Konstruktionsprüfung standhalten, um die anspruchsvollen Anforderungen der Produktionsumgebung zu erfüllen, und können für die Vorrichtungsfertigung in der Produktionslinie verwendet werden.
OXFAB-Materialien sind äußerst beständig gegen Chemikalien und Hitze, was für Hochleistungskomponenten für die Luft- und Raumfahrt sowie für die Industrie von entscheidender Bedeutung ist. Umfangreiche mechanische Testdaten zeigen, dass OXFAB für komplette, gebrauchsfertige Teile für den 3D-Druck verwendet werden kann. OPM setzt wichtige Entwicklungsverträge mit Kunden aus der Luft- und Raumfahrt und der Industrie für 3D-gedruckte Teile für Verkehrs- und Militärflugzeuge, Raumfahrt- und Industrieanwendungen um, die Gewicht und Kosten erheblich reduzieren können.
Heute ist der Bereich der additiven Fertigung explodiert und einige Drucker bieten die Möglichkeit, auf Kohlefaser zu drucken. Wenn die 3D-Druckindustrie mehr Marktanteile im 100-Milliarden-Dollar-Produktionsmarkt gewinnen möchte, muss die 3D-Drucktechnologie sowohl in der Prozesstechnologie als auch in den Materialien eingesetzt werden. Die verschiedenen Vorteile von Kohlefaser spiegeln die Möglichkeit wider, dass dieses Ziel Wirklichkeit wird. Um mit der traditionellen Fertigung zu konkurrieren, werden Verbundwerkstoffe sicherlich eine der treibenden Kräfte dafür sein, dass der 3D-Druck zur Mainstream-Technologie wird.

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