Substituição de peças de alumínio por fibra de carbono impressa em 3D

Recentemente, uma grande escassez de alumínio entre os fornecedores da indústria levou a grandes aumentos de preços. Desde janeiro de 2021, os preços do alumínio aumentaram mais de 50%, e os especialistas projetam aumentos para durar os próximos dois anos.


De acordo com o Jyske Bank, a escassez mundial de alumínio pode ser atribuída ao aumento do consumo de material devido a três fatores:aumento dos gastos com bens de consumo devido a pacotes de estímulo, aumento dos investimentos em tecnologia sustentável que dependem do uso de alumínio (como turbinas eólicas, elétricas automóveis) e produção e consumo chineses de alumínio.


Diante dessa escassez de alumínio, a fibra de carbono Markforged oferece uma alternativa adequada, já que muitos de nossos clientes a usam para substituir peças feitas de alumínio usinado. A Fibra de Carbono tem a maior relação resistência-peso de nossas fibras de reforço. Seis vezes mais forte e dezoito vezes mais rígido que o Onyx, o reforço de fibra de carbono é comumente usado para peças que substituem o alumínio usinado.


Quando colocado em um material de base composto como o Onyx, pode produzir peças tão fortes quanto o alumínio 6061-T6. Como material, é extremamente rígido e forte, e pode ser colocado automaticamente em uma ampla variedade de geometrias por impressoras 3D Markforged para produzir peças otimizadas.

O que é fibra de carbono?

As fibras de carbono são constituídas por átomos de carbono organizados em fibras longas e cristalinas com apenas 5 a 10 mícrons de diâmetro. Na fabricação moderna, vários milhares de fibras de carbono são agrupadas em estopas e combinadas com outros materiais para formar um composto. Quando unidos a uma matriz de resina termoplástica ou termofixa, os cabos de fibra de carbono podem assumir várias formas para uso em aplicações de engenharia.


As propriedades específicas do material da fibra de carbono a tornam ideal para uma ampla variedade de aplicações, que incluem:

• Alta rigidez e resistência à tração (tão forte quanto o alumínio)
• Densidade relativa muito menor do que aço e alumínio
• Resistência ao calor e produtos químicos

O que torna a fibra de carbono um substituto ideal para o alumínio?

Usando o reforço contínuo de fibra (CFR), a fibra de carbono pode atingir uma resistência semelhante à do alumínio, com a capacidade de substituir componentes usinados na aplicação. Isso se deve à sua maior rigidez, resistência ao impacto, resistência ao calor e durabilidade.


O CFR permite flexibilidade em como os usuários podem implementar fibras contínuas em suas peças - os usuários podem controlar a quantidade de fibra de carbono inserida nas peças, bem como onde especificamente nas peças os cabos de fibra de carbono são colocados.

Propriedades da fibra de carbono

Em comparação com o alumínio 6061, a fibra de carbono impressa em 3D tem uma relação resistência-peso 50% maior em flexão e uma relação 300% maior em um momento de tração. O reforço contínuo de fibra de carbono tem sido usado para criar gabaritos / acessórios e ferramentas especiais para alguns dos maiores e mais prestigiosos negócios globais, até peças de uso final únicas para aplicações de automobilismo de ponta.

Além disso, a fibra de carbono reforçada tem uma resistência à flexão de 540 MPa, em comparação com o alumínio 6061-T6 (<480 MPa).

Clique aqui para obter um resumo abrangente das medições de resistência da fibra de carbono.

Como funciona a impressão de fibra de carbono?

As impressoras Markforged começam formando o invólucro externo e preenchem a peça usando Onyx, um termoplástico preenchido com fibras de carbono cortadas de fio curto. Esta etapa do processo é conhecida como fabricação de filamento fundido (FFF).

Um bico secundário é então usado para embutir o reforço de fibra contínua de fio longo (CFR), reforçando seletivamente o perímetro, recursos selecionados ou camadas inteiras da peça. Usando CFR, as peças podem ser reforçadas estrategicamente de diferentes maneiras para se adequar a diferentes condições de carregamento específicas.

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Recursos

Guia introdutório:impressão 3D com fibra de carbono

Medições de resistência da fibra de carbono (ASTM)

Tradições musicais inovadoras 5 citações que gostamos da análise do Develop3D