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將碳纖維引入熱塑性長絲中可以改善其強(qiáng)度和剛度,但是也可能具有影響。一組研究人員發(fā)現(xiàn),除了所需的強(qiáng)度外,PEEK-碳纖維復(fù)合材料的孔隙率更高,印刷層之間的粘合性更差。另一組發(fā)現(xiàn)用于立體光刻的樹脂短切碳纖維具有相似的結(jié)果,包括增加了脆性。這并不意味著切碎的碳纖維長絲(或樹脂)在3D打印中沒有價值,特別是因為相比之下它要便宜得多。
近,一家名為Anisoprint的俄羅斯公司已將自己的連續(xù)碳纖維印刷版本稱為復(fù)合纖維共擠出(CFC),進(jìn)行了商業(yè)化。與CFF不同,其預(yù)浸料具有一個輸入和一個輸出,CFC使用兩個輸入和一個輸出。一個輸入于增強(qiáng)纖維,另一個輸入用于熱塑性塑料。干纖維被送入系統(tǒng)中,并在其中浸入液態(tài)的熱固性樹脂。在印刷過程中,熱固性材料與傳統(tǒng)的熱塑性長絲固化并一起擠出。然后,滲透到增強(qiáng)纖維中的熱固性基體與長絲粘合。
反過來,這增加了所謂的“纖維體積比”,相對于復(fù)合材料的總體積而言,存在的纖維增強(qiáng)量。較高的纖維體積比通常意味著改善的機(jī)械性能。因此,由于這些碳纖維以3D打印的晶格結(jié)構(gòu)縱橫交錯,因此纖維體積比和強(qiáng)度均增加。在航空航天領(lǐng)域,工程師尋求的纖維體積比率為60%左右。但是,使用其他碳纖維3D打印技術(shù)時,該比率接近30%至40%。沒有晶格結(jié)構(gòu),CFC可以達(dá)到約45%,在碳纖維重疊的點上,該比率增加了一倍,即比傳統(tǒng)復(fù)合材料更強(qiáng)。
在編織碳纖維中,多層單向纖維交錯交錯以模擬各向同性,終以犧牲多余材料為代價提供全向強(qiáng)度。但是,使用CFC時,僅在必要時可以增加材料和強(qiáng)度。因此,Anisoprint強(qiáng)調(diào)碳纖維的各向異性是一種優(yōu)點,而不是一種弱點,這項目技術(shù)被命名為“ Anisoprint”。自Markforged和Anisoprint進(jìn)入市場以來,第三個挑戰(zhàn)者以其自己的連續(xù)碳纖維印花形式出現(xiàn)了。在Formnext 2019召開之前,Desktop metal推出了一項稱為微自動光纖替換(μAFP)的技術(shù)。 μAFP依靠兩個打印頭:一個放置熱塑性長絲,然后將一個換刀器交換到另一個,放下預(yù)浸料帶,類似于部分中簡要提到的自動纖維放置技術(shù)。