3D tiskana vlakna so poleg kovine verjetno druga najbolj zanimiva tehnologija aditivne proizvodnje. Zahvaljujoč nedavnim dosežkom na področju aditivne proizvodnje, so 3D tiskalniki z zmožnostjo tiskanja tega zahtevnega materiala končno dosegljivi.
Treba pa je razumeti, da niso vsi 3D tiskalniki karbonskih vlaken enakovredni. Nekateri uporabljajo mikroskopska nasekljana vlakna za ojačanje navadnih termoplastičnih filamentov, drugi pa uporabljajo vzdolžno vlakno v filamentu, ki je sestavljen iz termoplastike in drobno nasekljanih vlaken, kar filamentu daje nekakšno hrbtenico.
Razumevanje karbonskih vlaken
Karbonsko vlakno je sestavljeno iz poravnanih odsekov ogljikovih atomov, ki izkazujejo izjemno tenzijsko trdnost. Sama po sebi, zaradi svoje tankosti in krhkosti, niso posebej uporabna, če pa jih združimo z ustreznim lepilnim medijem, se breme enakomerno razporedi med vsa vlakna, rezultat pa je izjemno močan in lahek material. Karbonski kompoziti so običajno na voljo v obliki cevi ali plošč, obstajajo pa tudi posebne oblike iz kalupov, ki se uporabljajo v avtomobilski in letalski industriji. Tu je zelo pomembno razmerje med trdnostjo in maso. Ponavadi se za lepilni medij uporablja termoreaktivna smola.
Tiskanje s karbonskimi vlakni
Nedavni dosežki na področju tehnologije 3D tiska so omogočila podjetjem tiskanje s karbonskimi vlakni, čeprav z uporabo drugačnega lepilnega medija, kot se ga uporablja pri standardnih karbonskih vlaknih. Smole ni mogoče staliti, da bi jo lahko iztisnili skozi šobo. Ta problem rešujejo s pomočjo že obstoječih termoplastik za tiskanje. Tako tiskani predmeti sicer niso tako močni kot tisti iz kompozita smole in karbonskih vlaken, kljub temu pa jih vlakna ojačajo.
Tiskanje z nasekljanimi vlakni v primerjavi z vzdolžnim vlaknom
Trenutno obstajata dve metodi tiskanja karbonskih vlaken: termoplastika z nasekljanimi karbonskimi vlakni, ter filament ojačan z vzdolžnim karbonskim vlaknom. Prve lahko tiskamo z standardnim FFF (FDM) tiskalnikom in vsebujejo termoplastični filament (PLA, ABS ali najlon) ojačan z mikroskopskimi kosmi nasekljanega karbonskega vlakna. Tiskanje s filamentom, ojačenim z vzdolžnim karbonskim vlaknom pa je poseben postopek, pri katerem vstavljamo neprekinjeno karbonsko vlakno v osnovo iz standardne FFF (FDM) termoplastike.
Oba načina tiska sicer uporabljata karbonska vlakna, vendar je razlika med njima velika. Poznavanje sestave in namena vsakega od njiju vam bo pomagalo pri odločitvi, katerega morate uporabiti, da boste v svojem proizvodnem procesu dobili želene rezultate.
Povzeto po: https://www.rdmag.com/article/2018/10/understanding-role-carbon-fiber-3d-printing
