Cetak 3D dengan Serat Karbon: Cara dan Mengapa Ini Bekerja

Dapatkah Anda mencetak 3D serat karbon? Ya, Anda dapat mencetak 3D menggunakan serat karbon! Selama bertahun-tahun, bahan serat karbon telah digunakan untuk manufaktur banyak desain struktural.

Beberapa produk yang dapat dibuat menggunakan komposit serat karbon meliputi sayap pesawat, kerangka sepeda, helai propeler, dan komponen mobil, di antara banyak yang lainnya.

Jadi, secara tradisional, aplikasi serat karbon dalam manufaktur produk tetap bervariasi dan luas. Ini akhirnya memicu industri cetak 3D untuk memperhatikan bagaimana menggabungkan bahan serat karbon dalam proses cetak aditif 3D.

Secara khusus, cetak 3D serat karbon terbukti menarik karena serat karbon menikmati rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, properti langka yang ditemukan dalam bahan filamen cetak 3D lainnya.

Karena banyak manfaat serat karbon, banyak perusahaan cetak 3D menawarkan bahan terkuat serat karbon atau teknologi yang dirancang untuk memaksimalkan penggunaan komposit ini untuk aplikasi berkinerja tinggi.

Dalam cetak 3D, pencetakan serat karbon dilakukan dengan dua cara yang berbeda, pertama melalui penggunaan filamen terkuat serat dan, kedua, melalui penguatan serat karbon berkelanjutan.

Apakah Serat Karbon Cetak 3D Kuat?

Secara khusus, properti terbaik yang diketahui dari bahan serat karbon tetap adalah kekuatannya yang menjamin stabilitas tinggi cetak 3D. Filamen serat karbon yang dipotong menggunakan serat karbon pendek yang terdiri dari segmen yang lebih pendek dari satu milimeter.

Filamen serat karbon dicampur dengan bahan termoplastik yang dikenal sebagai bahan dasar untuk menghasilkan filamen komposit serat karbon padat.

Serat terbukti sangat kuat karena atom karbon dan proses penempatan serat mikro-otomatis memastikan atom karbon yang terikat memberikan kekuatan yang diperlukan dalam serat karbon fill.

Beberapa filamen dapat ditemukan di pasaran dengan serat karbon fill. Ini termasuk filamen termoplastik populer seperti ABS, PLA, Nylon, PETG, dan Polycarbonate.

• Bahan Terkuat Serat Karbon

Polymer reinforcement serat karbon (CFRP), bahan komposit matriks polimer yang ditingkatkan menggunakan serat karbon, mengandung kekuatan unik. Penguatannya dapat dicapai dalam bentuk penggunaan serat karbon berkelanjutan atau tidak berkelanjutan.

Sementara serat karbon yang ditingkatkan mahal, mereka memiliki properti mekanik spesifik tertinggi.

• Filamen Terkuat Serat Karbon

Filamen terkuat serat karbon dikenal sangat kuat. Ini memungkinkan filamen serat karbon untuk menunjukkan kekuatan dan kekakuan yang tak tertandingi. Ini juga mengurangi berat keseluruhan sehingga ideal untuk digunakan dalam mencetak objek ringan atau bagian akhir penggunaan.

• Penguatan Serat Karbon Berkelanjutan

Filamen terkuat serat karbon lebih kuat dari bahan lain atau serat karbon yang tidak didukung. Namun, untuk mendapatkan filamen yang lebih kuat, teknik yang dikenal sebagai penguatan serat karbon dapat diterapkan.

Karena serat karbon tidak dipotong, ia mempertahankan sebagian besar kekuatannya, dan itu membuat pencetakan 3D serat karbon berkelanjutan cukup vital untuk menggantikan penggunaan aluminium dengan setengah bobotnya.

Untuk beberapa aplikasi, ini dapat menggantikan pencetakan 3D logam karena filamen lebih murah dibandingkan logam.

• Nylon Serat Karbon

Nylon serat karbon adalah komposit yang cukup populer dalam industri cetak 3D serat karbon. Sudah dilengkapi dengan kualitas yang diinginkan untuk mencetak bahan teknis, tingkat kekuatan tinggi dan resistensi panas tinggi membuatnya pilihan populer bagi sebagian besar hobiis cetak 3D.

Ia menunjukkan tingkat daya tahan yang tinggi yang menyeimbangkan kerapuhan asli dari serat karbon. Kelemahan satu satunya tetap pada properti higroskopiknya yang membebani perlindungan lingkungan yang tepat untuk gulungan nylon serat karbon.

• ABS Serat Karbon

Terbaik diketahui untuk penggunaan produk konsumen cetak injeksi. Sebagai polimer dasar padat, ABS serat karbon mempertahankan finishing permukaan yang luar biasa untuk produknya. Itu membuatnya hebat untuk aplikasi dalam prototipe dan bagian akhir penggunaan.

Sisi negatifnya adalah ia memerlukan ruang bangunan yang dipanaskan yang hanya ditemukan dalam printer 3D high-end.

• PETG Serat Karbon

Salah satu bahan terkuat serat karbon yang paling banyak digunakan adalah PETG serat karbon. Ia dikenal karena menahan kimia dan kelembaban, menjadikannya komposit polimer yang luar biasa untuk aplikasi di bawah keadaan higroskopik tersebut.

Printer 3D Mana yang Dapat Mencetak Serat Karbon?

Tidak semua printer di pasaran dapat digunakan untuk mencetak bahan serat karbon. Untuk mencapai hasil yang lebih baik, Anda mungkin perlu menggunakan printer 3D serat karbon khusus.

Tidak setiap printer dapat mencetak dengan filamen serat karbon 3D karena bahan-bahan ini memerlukan suhu extrusi tinggi sekitar 200 derajat Celsius. Bentuknya yang mengasah dapat merusak nozil kuningan printer.

Contoh Printer 3D Serat Karbon

Mari kita lihat printer 3D mana yang dapat mencetak karbon.

• The Delta WASP 2040 industrial X

Printer ini diproduksi di Italia oleh WASP dan mencetak dalam berbagai bahan yang termasuk komposit serat karbon.

WASP 2040 bangga dengan pengemudi filamen gear ganda untuk penggunaan yang lebih baik dari bahan komposit serat berkelanjutan.

• The Raise 3D E2 CF & Pro2 Plus

Model ini memiliki fitur extruder ganda independen. Ia menggunakan filamen serat karbon dan memiliki nozil baja yang diperkokoh yang dapat mencapai 300 derajat Celsius.

• Makerbot METHOD Carbon Fiber Editions

Printer 3D ini ditargetkan untuk pasar bagian pengganti untuk bagian logam. Mereka menggunakan Nylon terkuat yang mengoptimalkan kekuatan tinggi dan resistensi panas. Mereka memiliki extruder komposit dengan kapasitas untuk menangani bahan yang mengasah.

Fitur kritis lainnya yang dipertahankannya adalah gigi drive logam yang diperkokoh dan nozil baja yang diperkokoh yang dapat ditukar untuk menangani suhu nozil maksimum yang tinggi dalam pencetakan 3D serat karbon.

• Fusion 3 F410

Printer ini tetap sangat baik untuk digunakan dengan komposit karbon. Ia dikenal sebagai mesin yang sempurna yang lebih murah dan memiliki suhu nozil maksimum 300 derajat.

Printer serat karbon Fusion 3 F410 berfungsi baik dengan sebagian besar serat karbon yang ditingkatkan, dan keterjangkaannya menjadikannya favorit banyak pengguna printer 3D.

Bagaimana Cara Mencetak Serat Karbon?

Filamen serat karbon terdiri dari serat kecil yang disuntik ke dalam bahan dasar untuk meningkatkan properti bahan.

Kekuatan serat menyebabkan filamen sama kuat dan menikmati tingkat kekakuan yang lebih tinggi. Ini memungkinkan bagian printer 3D untuk lebih ringan dan memastikan stabilitas dimensi, karena serat menahan penurunan ukuran selama proses pendinginan.

Pencetakan Serat Karbon

Sebelum Anda mulai mencetak, Anda mungkin perlu mengatur pengaturan pencetakan, seperti suhu, aerasi plat, laju extrusi, dan kecepatan pencetakan, mirip dengan pengaturan standar yang digunakan untuk bahan dasar yang disatukan dengan serat.

Bahan serat karbon cenderung tersumbat selama extrusi karena serat yang ditambahkan dan mungkin memerlukan perangkat keras khusus, lebih lagi nozil yang diperkokoh, untuk menangani risiko kerusakan.

Berapa Biaya Printer Carbon 3D?

Printer serat karbon umumnya tidak terlalu mahal secara keseluruhan. Keterjangkaannya adalah kegembiraan besar bagi printer 3D yang menggunakan teknologi serat karbon.

Daftar berikut menunjukkan kumpulan printer 3D serat karbon yang menunjukkan teknologi pencetakan 3D yang mereka gunakan dan harga mereka dalam dolar Amerika.

• Delta WASP 2040 menggunakan teknologi FDM dan menikmati harga pasar $4750
• Raise3D E2 CF & Pro2 Plus menggunakan teknologi FDM dan berbiaya $4999
• Makerbot Method carbon fiber edition menggunakan teknologi FDM dan berbiaya $4999
• Fusion3 410 menggunakan teknologi FDM dan berbiaya $5000
• XYZ Printing part pro300X menggunakan teknologi FDM dan berbiaya $5500
• Ultimaker S5 menggunakan FDM dan berbiaya $5995
• Stratasys F120 menggunakan FDM dan berbiaya $12000
• Raboze XTREME menggunakan teknologi FDM dan berbiaya $10000

Filamen Serat Karbon

Filamen serat karbon adalah bahan komposit yang dibentuk dengan menyuntik serat karbon kecil ke dalam basis polimer. Ia tampak mirip dengan filamen yang disuntik logam, tetapi terdiri dari fragmen serat alih-alih itu.

Basis polimer dapat berasal dari banyak bahan filamen cetak 3D populer seperti ABS, PLA, Nylon, PETG, dan bahan lain. Filamen serat karbon mengandung partikel pendek dengan diameter sekitar 0,01 mm. Ini meningkatkan kekuatan serat karbon dan meningkatkan kerapuhannya.

Kekuatan yang ditingkatkan yang dihasilkan oleh infus partikel kecil serat karbon ini ke basis polimer membawa stabilitas dimensi yang lebih baik yang membantu menghindari pergolehan dan penurunan ukuran selama pendinginan.

Pros

• Kekuatan dan kekakuan yang ditingkatkan
• Stabilitas yang baik
• Finishing permukaan yang baik
• Cetak ringan

Cons

• Pergolehan dan penurunan ukuran
• Filamen yang mengasah yang mengaus nozil kuningan

Apakah Saya Perlu Printer Spesifik Serat Karbon untuk Pencetakan Serat Karbon?

Pencetakan 3D filamen serat karbon sedikit berbeda dari pencetakan 3D tradisional menggunakan polimer dasar. Filamen serat karbon lebih kaku daripada filamen biasa seperti Nylon dan memiliki tekstur permukaan matte.

Oleh karena itu, pencetakan 3D mungkin memerlukan nozil yang diperkokoh yang mungkin tidak tersedia dengan printer 3D biasa.

Pencetakan serat karbon berkelanjutan bekerja dengan menyuntikan filamen serat karbon konstan ke dalam polimer dasar cair saat ia mengekslus. Oleh karena itu, menerapkan printer khusus yang dapat melakukannya adalah cara yang benar.

Tujuannya tetap untuk meningkatkan kekuatan bagian karena cetakan serat karbon langsung memperkuatnya selama proses pencetakan.

Bagaimana Cara Membuat Filamen Serat Karbon?

Filamen serat karbon terdiri dari filamen yang terbuat dari berbagai bahan polimer dasar dengan serat karbon kecil yang disuntik.

Serat karbon terdiri dari atom karbon yang terikat bersama dalam pembentukan kristal. Lapisan atom dikumpulkan bersama, menciptakan ikatan yang menikmati kekuatan regangan yang sangat tinggi yang diteruskan kepada produk cetak.

Penjajaran kristal ini memberikan serat karbon rasio kekuatan terhadap volume yang besar yang memungkinkan serat karbon dibuat menjadi banyak aplikasi.

Kesimpulan

Seluruh konsep pencetakan 3D serat karbon diungkap dalam artikel ini. Artikel ini telah berfungsi sebagai panduan mendalam tentang teknologi serat karbon 3D dengan berbagai konsep yang didefinisikan dan dijelaskan.

Semoga, Anda sekarang telah mendapatkan informasi tentang keuntungan dan kerugian menggunakan filamen serat karbon dan jenis printer 3D yang bekerja baik dengan mereka.

Keterjangkauan printer serat karbon juga adalah daya tarik untuk mengadopsi teknologi yang menyediakan produk yang lebih kuat daripada filamen plastik standar