3D

Karbon Fiber Hakkında Bilmeniz Gerekenler

İlk kez 1860 yılında Joseph Swan tarafından üretilen karbon fiber, birbirine bağlanmış uzun bir karbon atomu zincirinden yapılmıştır. Zincirin çapı genellikle 5 ila 10 mikrometre arasındadır ve uygulamaya göre uzunluğu değişir. Yıllar boyunca, karbon fiber birçok sektörde popüler hale gelmiştir, çünkü yüksek sertlik, yüksek gerilme mukavemeti, hafiflik, yüksek kimyasal direnç, yüksek sıcaklık toleransı ve düşük termal genleşme gibi ilginç özellikler sunmaktadır. Saf karbon fiber aslında çelikten beş kat daha mukavemetli ve iki kat daha sert, ancak daha hafiftir. Tahmin edebileceğiniz gibi, karbon fiberin bu özellikleri performansı optimize etmenin malzeme özelliklerine dayanan uygulamalar için uygun hale getirir, özellikle havacılık, otomotiv, askeri gibi sektörlerde.

Bazılarınızın zaten bildiği gibi, karbon fiberler nadiren kendi başlarına kullanılır. Genellikle karbon fiberler kompozit dediğimiz malzemeleri oluşturmak için başka malzemeler ile birleştirilir. Bu kompozitler, karbon fiberlerin eklendiği seramik gibi polimer olmayan malzemelerin kullanılması mümkün olsa da, genellikle bir polimer olan matris malzemeden yapılır. Ana faydası, daha yüksek sertlik seviyesine sahip daha güçlü, ancak daha hafif bir plastikle sonuçlanmasıdır.

Geleneksel olarak, karbon fiber kompozitler yapısal tasarım için kullanılmaktadır, burada ilave ağırlık, artan yaşam döngüsü maliyetlerine veya tatmin edici performansa dönüşmektedir. Karbon fiber kompozitler, bisiklet çerçeveleri, uçak kanatları, pervane kanatları, araba bileşenleri vb. birçok ürün oluşturmak için kullanılabilir. Son yıllarda, sayısı gitgide artan 3D baskı şirketleri, daha yüksek performanslı uygulamalar sağlamak için bu kompozitler ile çalışmak üzere geliştirilmiş karbon fiber takviyeli malzemeler veya teknolojiler sunmaktadır. Peki katmanlı üretiminde karbon fiber nasıl kullanılır?

3D Baskı Uygulamaları

3D Baskı Kompozitleri 2020 – 2030 raporunda, IDTechEx, kompozit 3D baskı için küresel pazarın 2030 yılına kadar 1,7 milyar $ değerine ulaşacağını ortaya koyuyor. Bu rakama, cam veya plastik lif ile güçlendirilmiş kompozit malzemeler de dahil. Bununla birlikte, eğilim, 3D baskı endüstrisinin üretim faaliyetlerinde karbon dahil tüm kompozitlerin giderek daha fazla kullandığını açıkça göstermektedir. 3D baskıda, esas olarak karbon fiber kullanmanın iki yolu vardır, ilki karbon fiber takviyeli filamentler ve ikincisi sürekli karbon fiber takviye.

Karbon Fiber Filament

Karbon fiber filamenti, temel malzeme olarak bilinen bir termoplastik ile karıştırılmış, uzunluğu bir milimetreden kısa bölmelerden oluşan kısa karbon fiberler kullanır. PLA, PETG, Naylon, ABS ve Polikarbonat dahil olmak üzere karbon fiber dolguyla satın alınabilen bir dizi popüler filamentler vardır. Bu lifler son derece güçlüdür, filamentin mukavemet ve sertlikte artmasına neden olur ve ayrıca toplam ağırlığını azaltır. Karbon fiber filamentler için 3D baskı gereklilikleri, karbon fiberlerin eklendiği ana malzemenin 3D baskı gereksinimleri ile benzer olmalıdır. Temel fark, liflerin 3D yazıcının baskı uçlarını tıkayabilmesidir, bu nedenle uzmanlar sertleştirilmiş çelik bir baskı ucu kullanılmasını önerir. Ek olarak, belirli bir lif eşiğinin üzerinde, 3D baskılı parça yüzey kalitesinde kaybedecektir.

Karbon fiber segmentleri, filamenti takviye etmek için dahil edilir.
Kaynak: Markforged

Bazı şirketler daha teknik uygulamalar için karbon fiber filamentler geliştirmiştir. Bu filamentler, PEEK veya PEKK gibi ana malzemesi yüksek performanslı polimerler (HPP’ler) olarak kullanılır. Bu nedenle, sadece dayanıklılık, güçlü mekanik ve kimyasal performans gibi HPP’lerin faydalarını sunmakla kalmaz, aynı zamanda gelişmiş bir güç / ağırlık oranı sunarlar. Baskı parametrelerinin ayarlanması gerekir, çünkü HPP’ler yaklaşık 400 ° C’ye ulaşabilen ekstrüderlere, ısıtmalı odalara ve yapı plakalarına sahip sistemlere dayanır. Karbon fiber filamentlerin bazı üreticilerinden örnek vermek istersek Roboze, 3DXTech, ColorFabb, Markforged, Kimya, Intamsys, Zortrax vb. şirketleri örnek olarak gösterebiliriz.

Sürekli Karbon Fiber Takviyesi

Karbon fiber filament, güçlendirilmemiş bir filamentten kesinlikle daha güçlüdür. Bununla birlikte, daha da mukavemetli bir parça elde etmek için, sürekli karbon fiber takviyesi olarak adlandırılan başka bir teknik kullanılabilir. Karbon fiber daha küçük parçalara ayrılmadığından, mukavemetinin çok daha fazlasını korur. Aslında, sürekli karbon fiber 3D baskı, alüminyumun yarı ağırlığında olup alüminyumun yerini alacak kadar güçlüdür. 3D yazıcı üreticileri, bazı uygulamalar için metal 3D baskının yerini alabileceğini iddia ediyor – ana avantajı metalden daha ucuz olmasıdır. Son olarak, karbon fiberi DfAM tekniklerine göre yerleştirerek, malzeme kullanımını azaltırken bir parçaya daha fazla mukavemet eklemek mümkündür.

DfAM tekniklerini kullanarak, bir parçayı karbon fiber kullanarak güçlendirmek mümkündür.
Kaynak: Anisoprint

Piyasada karbon fiberi sürekli olarak basabilen teknolojileri sunan birkaç şirket var. Şirketler, karbon fiberin ne zaman eklendiğine bağlı olarak iki ana türe ayrılabilir (3D baskı işleminden önce veya işlem sırasında eklenebilir). Daha önce ilave edildiğinde, sürekli fiber 3D baskı prepreg bazlı olarak bilinirken, ekstrüzyon sırasında ilave edildiğinde ko-ekstrüzyon olarak bilinir. Prepeg tekniğinde, ayrıca kompozit bir filament (veya bant) elde edersiniz, ancak karbon fiberler doğranmamıştır, bunun yerine bir pultrüzyon işlemi sayesinde polimer ile emprenye edilmiştir.

Karbon Fiber 3D Baskı: Diğer Teknolojiler

Daha iyi bilinen ekstrüzyon işleminden uzaklaşan ilginç bir teknoloji, AREVO’nun filament ve karbon fiberi aynı anda ısıtmak için bir lazerin kullanıldığı Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme teknolojisine dayanan tescilli işlemidir. Bir rulo ikisini birlikte sıkıştırır. Impossible Objects ve EnvisionTEC, makine serisine karbon fiber 3D baskı için sistemler de ekledi, ancak teknoloji biraz farklı. Karbon fiber levhalarda laminasyon işlemi kullanarak bir baskıya örgü yaparlar. Son olarak, Continuous Composites, lif telinin reçine ile ıslatıldığı ve daha sonra SLA 3D baskıya benzer şekilde UV ışığı kullanılarak sertleştirildiği hibrit bir teknoloji kullanır.

Bu görsel, sürekli karbon fiber 3D baskının plastik bir parçaya nasıl güç katabileceğini göstermektedir.
Kaynak: Markforged

Sürekli karbon fiber desteği atabilen Markforged yazıcıları hakkında daha fazla bilgi almak için sitemizi ve sosyal medya hesaplarımızı takip edebilirsiniz.

Yorumlariniz & Gorusleriniz