3D 打印碳纖維終極指南
魔猴君 知識(shí)堂 478天前
當(dāng)您的零件或產(chǎn)品需要出色的機(jī)械性能、輕量化和耐用性時(shí)，碳纖維是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。其出色的強(qiáng)度重量比使其成為高性能工程應(yīng)用、車間工具、工廠夾具和固定裝置、車身原型等的首選材料。
碳纖維3D打印自20世紀(jì)60年代開始流行，最近作為一種賦予塑料部件金屬級(jí)強(qiáng)度以及耐熱、耐化學(xué)品和耐腐蝕的材料而成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
今天魔猴網(wǎng)將和大家一些了解3D打印碳纖維相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
一、什么是碳纖維3D打??？
使用Formlabs的碳纖維注入尼龍11粉末材料進(jìn)行SLS 3D打印的零件（來源：Formlabs）
碳纖維3D打印是使用嵌入聚合物粉末或長(zhǎng)絲中的短切或連續(xù)碳纖維材料進(jìn)行3D打印的總稱。注入碳纖維的“基礎(chǔ)”材料可以是尼龍、PEEK或各種其他聚合物，并且材料中碳纖維的含量各不相同。由于該材料是帶有聚合物的碳纖維，因此您有時(shí)會(huì)聽到這種類型的3D打印被稱為“復(fù)合”3D打印。
碳纖維的兩種主要3D打印技術(shù)是：
熔融沉積成型(FDM)
選擇性激光燒結(jié)(SLS)
FDM（左）和SLS（右）技術(shù)示意圖（來源：Hubs）
1、FDM工藝3D打印碳纖維
FDM 3D打印是制造碳纖維零件最方便、最通用的方法。
只要使用硬化鋼噴嘴，碳纖維絲就可以用于多種FDM 3D打印機(jī)，但材料可能會(huì)有所不同。含有碳纖維顆粒的長(zhǎng)絲的工作原理相同：擠出機(jī)產(chǎn)生的熱量使長(zhǎng)絲變得柔韌，并使嵌入的碳纖維在打印方向上對(duì)齊，從而賦予最終打印件強(qiáng)度和剛度。
碳纖維打印的第二種方法是連續(xù)碳纖維（CCF），它使用雙擠出噴嘴。一臺(tái)擠出機(jī)鋪設(shè)一層連續(xù)碳纖維，而另一臺(tái)則鋪設(shè)一層另一種材料。這種方法制造的零件比使用短纖維更堅(jiān)固，并提供更一致的負(fù)載分布。它非常適合不需要整個(gè)碳纖維，而是在特定區(qū)域（例如僅在外壁上）進(jìn)行加固的零件。
Raise3D E2CF桌面打印機(jī)專為碳纖維注入長(zhǎng)絲而設(shè)計(jì)（來源：Raise 3D）
這種方法的另一個(gè)版本是連續(xù)纖維共擠出(CFC)，其中塑料材料和連續(xù)纖維在擠出機(jī)內(nèi)融合。
這兩種方法非常有趣的是，根據(jù)填充和沉積策略，可以將自定義材料屬性構(gòu)建到零件中，而無需改變其凈形狀。不同的加固策略包括脫殼、纖維面板條紋、羅紋和纖維角度等。
Sinterit Nils 480是一款SLS 3D打印機(jī)，能夠使用碳纖維尼龍制造零件（來源：Sinterit）
2、SLS工藝3D打印碳纖維
SLS 3D打印使用高功率激光將粉末塑料材料一次一層地融合在一起形成3D形狀。它可以同時(shí)制造出細(xì)節(jié)精致、堅(jiān)固、耐用且耐熱的零件。碳纖維尼龍(CF-PA)是SLS 3D打印最常用的材料之一。
碳纖維填充尼龍往往具有高度各向異性，這意味著材料屬性將根據(jù)打印過程中零件的方向而變化，因?yàn)樾±w維將與粉末在構(gòu)建平臺(tái)上的分布方式對(duì)齊。例如，這個(gè)方向的拉伸強(qiáng)度將比其他兩個(gè)方向高得多，因此零件方向很重要，您的構(gòu)建準(zhǔn)備軟件應(yīng)該提醒您注意這一點(diǎn)。
二、碳纖維3D打印的主要優(yōu)點(diǎn)
堅(jiān)固、實(shí)用的夾具現(xiàn)在可以通過3D打印代替機(jī)械加工（來源：All3DP）
當(dāng)需要優(yōu)異的物理性能時(shí)，會(huì)選擇使用碳纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行打印，而不是PLA、ABS、尼龍或PETG等更標(biāo)準(zhǔn)的材料。這不僅適用于最終用途零件，也適用于制造裝備和夾具以及功能原型。
碳纖維可提高強(qiáng)度，同時(shí)減輕重量，使其成為汽車、航空航天和體育等許多行業(yè)的理想復(fù)合材料。當(dāng)然，特定于工藝的特性（例如層線或尺寸精度）仍然主要取決于所使用的機(jī)器類型。
BigRep的Pro打印機(jī)可以處理高溫PA12 CF和第三方耗材（來源：BigRep）
總體而言，碳纖維3D打印因其以下優(yōu)點(diǎn)而備受贊譽(yù)：
高強(qiáng)度和剛度
潛在的金屬替代品
卓越的尺寸穩(wěn)定性
可用于最終用途零件和功能原型
耐腐蝕、耐熱、耐油、耐油脂
Superstrata自行車采用連續(xù)碳纖維3D打印并量身定制（來源：Superstrata）
三、怎么挑選碳纖維3D打印機(jī)
八款頂級(jí)桌面尺寸碳纖維3D打印機(jī)（來源：All3DP）
選擇碳纖維3D打印機(jī)時(shí)需要考慮很多因素。購物時(shí)，請(qǐng)考慮以下幾個(gè)方面：
3D打印機(jī)和材料成本
您零件的機(jī)械性能
詳細(xì)程度
打印尺寸和體積
打印速度
材料選項(xiàng)（開放與專有）
特定市場(chǎng)需求（汽車、航空航天、制造業(yè)）
如果您開始使用碳纖維3D打印中小型車間工具、固定裝置和堅(jiān)固的原型，可以選擇多種桌面尺寸模型。
編譯整理：ALL3DP
