Você pode imprimir fibra de carbono em 3D?

Você pode imprimir em 3D fibra de carbono? Sim, você pode imprimir em 3D usando fibra de carbono! Ao longo dos anos, materiais de fibra de carbono têm sido usados ​​para fabricar muitos projetos estruturais.



Alguns dos produtos que podem ser criados usando compósitos de fibra de carbono incluem asas de aeronaves, quadros de bicicletas, pás de hélices e componentes de automóveis, entre muitos outros.

Assim, tradicionalmente, a aplicação de fibra de carbono na fabricação de produtos permanece variada e extensa. Eventualmente, levou a indústria de impressão 3D a tomar nota de como incorporar o material de fibra de carbono no processo de impressão 3D aditiva.

Notavelmente, a impressão 3D de fibra de carbono se mostra atraente porque a fibra de carbono possui uma alta relação resistência / peso, uma propriedade rara encontrada em qualquer outro material de filamento de impressão 3D.

Devido aos inúmeros benefícios da fibra de carbono, muitas empresas de impressão 3D oferecem materiais reforçados com fibra de carbono ou tecnologias projetadas para maximizar o uso desse compósito para uma aplicação de maior desempenho.

Na impressão 3D, a impressão em fibra de carbono é feita de duas maneiras diferentes, primeiro através do uso de filamentos reforçados com fibra e, segundo, por reforço contínuo de fibra de carbono.

A fibra de carbono impressa em 3D é forte?

Notavelmente, a propriedade mais conhecida do material de fibra de carbono continua sendo sua alta resistência que garante a alta estabilidade da impressão 3D. Os filamentos de fibra de carbono picados usam fibras de carbono curtas que consistem em segmentos com menos de um milímetro de comprimento.

O filamento de fibra de carbono é misturado com um material termoplástico conhecido como material base para produzir um filamento de fibra de carbono composto sólido.

As fibras provam ser extremamente fortes porque os átomos de carbono e o processo de colocação de fibra micro-automatizado garantem que os átomos de carbono ligados forneçam a força necessária no preenchimento de fibra de carbono.

Vários filamentos podem ser encontrados no mercado com fibra de carbono. Estes incluem filamentos termoplásticos populares como ABS, PLA, Nylon, PETG e Policarbonato.

• Materiais Reforçados com Fibra de Carbono

O polímero de reforço de fibra de carbono (CFRP), um material compósito de matriz polimérica reforçado com fibra de carbono, contém uma força única. Seu reforço pode ser obtido na forma de uso contínuo ou descontínuo de fibra de carbono.

Por mais que as fibras de carbono reforçadas sejam caras, elas possuem as mais altas propriedades mecânicas específicas.

• Filamentos reforçados com fibra de carbono

Os filamentos reforçados com fibra de carbono são conhecidos por serem extremamente fortes. Ele permite que o filamento de fibra de carbono exiba força e rigidez incomparáveis. Também reduz o peso total, tornando-o ideal para uso na impressão de objetos leves ou peças de uso final.

• Reforço contínuo de fibra de carbono

Os filamentos reforçados com fibra de carbono são mais robustos do que qualquer outro material ou fibras de carbono que não tenham sido suportadas. No entanto, para obter um filamento ainda mais forte, uma técnica conhecida como reforço de fibra de carbono pode ser implantada.

Como a fibra de carbono permanece intacta, ela retém grande parte de sua força, e isso torna a impressão 3D contínua de fibra de carbono mais vital o suficiente para substituir o uso de alumínio com metade do seu peso.

Para algumas aplicações, pode substituir a impressão 3D em metal, pois o filamento é mais barato em comparação com o metal.

• Fibras de Carbono de Nylon

A fibra de carbono de nylon é um composto bastante popular na indústria de impressão 3D de fibra de carbono. Já dotado de qualidades desejáveis ​​para impressão de materiais técnicos, seu alto grau de resistência e alta resistência ao calor o torna uma escolha popular para a maioria dos amadores de impressão 3D.

Apresenta um alto grau de durabilidade que equilibra a fragilidade original da fibra de carbono. Sua única desvantagem continua sendo suas propriedades higroscópicas que sobrecarregam a proteção ambiental adequada para os carretéis de fibra de carbono de nylon.

• Fibra de carbono ABS

É mais conhecido pelo uso de produtos de consumo moldados por injeção. Como um polímero de base sólida, o carbono ABS mantém um excelente acabamento superficial para seus produtos. Isso o torna ótimo para aplicações em protótipos e peças de uso final.

O outro lado é que requer uma câmara de construção aquecida encontrada apenas em impressoras 3D de ponta.

• Fibra de Carbono PETG

Um dos materiais reforçados com fibra de carbono mais utilizados é a fibra de carbono PETG. É conhecido por resistir a produtos químicos e umidade, tornando-se um excelente polímero composto para aplicações em tais circunstâncias higroscópicas.

Qual ​​impressora 3D pode imprimir fibra de carbono?

Nem todas as impressoras do mercado podem ser usadas para imprimir material de fibra de carbono. Para obter melhores resultados, pode ser necessário usar impressoras 3D de fibra de carbono especializadas.

Nem toda impressora pode imprimir com filamento de fibra de carbono 3D, pois esses materiais exigem uma alta temperatura de extrusão de cerca de 200 graus centígrados. Sua forma abrasiva pode estragar os bicos de latão da impressora.

Exemplos de impressoras 3D de fibra de carbono

Vamos ver o que as impressoras 3D podem imprimir em carbono.

• O X industrial Delta WASP 2040

Esta impressora é fabricada na Itália pela WASP e imprime em vários materiais que incluem compostos de fibra de carbono.

O WASP 2040 possui um driver de filamento de engrenagem dupla para melhor uso de materiais compostos de material de fibra contínua.

• O Raise 3D E2 CF &Pro2 Plus

Este modelo possui um recurso de extrusora dupla independente. Utiliza filamentos de fibra de carbono e possui um bico de aço temperado que pode atingir até 300 graus centígrados.

• MÉTODO Makerbot Edições de fibra de carbono

Esta impressora 3D é direcionada para o mercado de peças de reposição para peças metálicas. Utilizam Nylon reforçado que otimiza a alta resistência e resistência ao calor. Possuem extrusora de compósitos com capacidade para manusear materiais abrasivos.





Outra característica crítica que ele mantém são as engrenagens de acionamento de metal endurecido e um bocal de aço temperado intercambiável para lidar com a temperatura máxima do bocal alta na impressão 3D de fibra de carbono.

• Fusão 3 F410

Esta impressora continua excelente para uso com compostos de carbono. É conhecida por ser uma máquina perfeita que custa mais barato e tem uma temperatura máxima do bico de 300 graus.

A impressora de fibra de carbono Fusion 3 F410 funciona bem com a maioria das fibras de carbono reforçadas, e sua acessibilidade a torna a favorita de muitos usuários de impressoras 3D.

Como você imprime fibra de carbono?

Os filamentos de fibra de carbono consistem em pequenas fibras infundidas no material de base para melhorar as propriedades do material.

A resistência da fibra faz com que o filamento seja igualmente forte e desfrute de um nível de rigidez mais alto. Permite que as peças da impressora 3D sejam mais leves e garantam estabilidade dimensional, pois as fibras reduzem o encolhimento durante o processo de resfriamento.

Impressão em fibra de carbono

Antes de começar a imprimir, pode ser necessário definir as configurações de impressão, como temperatura, adesão ao leito, taxas de extrusão e velocidade de impressão, de forma semelhante às configurações padrão usadas para o material base fundido à fibra.

O material de fibra de carbono pode entupir durante a extrusão devido à fibra adicionada e pode exigir hardware especial, mais ainda um bico endurecido, para lidar com o risco de danos.

Quanto custa uma impressora 3D de carbono?

As impressoras de fibra de carbono geralmente não são muito caras em geral. Sua acessibilidade é um grande alívio para as impressoras 3D que usam a tecnologia de fibra de carbono.

A lista a seguir mostra uma variedade de impressoras 3D de fibra de carbono indicando a tecnologia de impressão 3D que elas usam e seus preços em dólares americanos.

• Delta WASP 2040 usa tecnologia FDM e tem preço de mercado de US$ 4.750
• Raise3D E2 CF &Pro2 Plus usa a tecnologia FDM e custa US$ 4.999
• A edição de fibra de carbono do Método Makerbot usa a tecnologia FDM e custa US$ 4.999
• O Fusion3 410 usa a tecnologia FDM e custa US$ 5.000
• A peça de impressão XYZ pro300X usa tecnologia FDM e custa US$ 5.500
• Ultimaker S5 usa FDM e custa US$ 5.995
• Stratasys F120 usa FDM e custa US$ 12.000
• Raboze XTREME usa tecnologia FDM e custa US$ 10.000

Filamento de fibra de carbono

O filamento de fibra de carbono é um material compósito formado pela infusão de pequenas fibras de carbono em uma base de polímero. Parece semelhante a filamentos com infusão de metal, mas consiste em fragmentos de fibras.

A base de polímero pode vir de vários materiais populares de filamentos de impressão 3D, como ABS, PLA, Nylon, PETG e outros materiais. Os filamentos de fibra de carbono contêm partículas curtas com um diâmetro de aproximadamente 0,01 mm. Melhora a resistência da fibra de carbono e aumenta a sua fragilidade.

Essa maior resistência gerada por essa infusão das minúsculas partículas da fibra de carbono na base do polímero traz uma estabilidade dimensional mais excelente que ajuda a evitar empenamento e encolhimento durante o resfriamento.

Prós

• Aumento da resistência e rigidez
• Boa estabilidade
• Bom acabamento de superfície
• Impressões leves

Contras

• Encurvando e encolhendo
• Filamento abrasivo que desgasta os bicos de latão

Preciso comprar uma impressora específica de fibra de carbono para impressão em fibra de carbono?

A impressão 3D de filamento de fibra de carbono é um pouco diferente da impressão 3D tradicional usando polímeros de base. O filamento de fibra de carbono é mais rígido que os filamentos comuns, como o Nylon, e possui uma textura de superfície fosca.

Portanto, a impressão 3D pode exigir um bico endurecido que pode não estar prontamente disponível com impressoras 3D comuns.

A impressão contínua de fibra de carbono funciona alimentando um filamento de fibra de carbono constante no polímero de base fundida à medida que ele é extrudado. Portanto, implantar uma impressora específica que possa fazer isso é o caminho a seguir.

O objetivo continua sendo aumentar a resistência da peça, pois a impressão em fibra de carbono a reforça diretamente durante o processo de impressão.

Como é feito o filamento de fibra de carbono?

O filamento de fibra de carbono consiste em filamentos feitos de diferentes materiais poliméricos de base com pequenas fibras de carbono infundidas.

As fibras de carbono são compostas de átomos de carbono ligados entre si em uma formação cristalina. Camadas de átomos são amassadas, criando ligações que desfrutam de uma resistência à tração muito alta, passando a mesma para o produto impresso.

Esses alinhamentos de cristal dão à fibra de carbono uma grande relação força/volume que permite que a fibra de carbono seja feita em inúmeras aplicações.

Conclusão

Todo o conceito de fibra de carbono de impressão 3D é desmistificado neste artigo. Este artigo serviu como um guia detalhado para a tecnologia de fibra de carbono 3D com vários conceitos definidos e explicados.

Espero que agora você esteja informado sobre os prós e contras do uso de filamentos de fibra de carbono e os tipos de impressoras 3D que funcionam bem com eles.

A acessibilidade das impressoras de fibra de carbono também é um atrativo para abraçar a tecnologia que fornece produtos mais robustos do que os filamentos de plástico padrão