前几天小编和家人去迪卡侬运动商店逛逛,小侄子看到几辆自行车十分轻盈,但又十分坚固。于是就问起了店员,原来这是碳纤维打造的自行车。
碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。
下面是几个汽车和航空的使用纯碳纤材料的案例:
兰博基尼第六元素(碳元素序列是六)大量使用碳纤复合材料使得重量仅仅960公斤,甚至比人气小车polo还小100公斤
在汽车上众多高级品牌都使用了碳纤减重、从而减少排放和提高性能。
波音777X飞机正在使用AFP碳纤维自动放置技术打印超薄复合碳纤材料。
(这种技术是使用碳纤维为原材料,打印设备很精细,但价格也非常昂贵,设备有着一个长达6.4米的机械臂,头部有16个类似于老式缝纫机上线轱辘的装置,整个手臂被架置在12米长的轨道上,可以围绕模型运动进行快速打印,大大节约零部件和原型产品生产时间,降低成本。)
那么,有办法降低碳纤价格呢?那就是和相对便宜的尼龙材料混合,形成性能不错,又能满足要求的复合材料。这样说的话,无疑碳纤维尼龙在复合材料中一定会占有一席之地。
尼龙本身是性能优异的工程塑料,但吸湿性大,制品尺寸稳定性差.强度与硬度也远远不如金属。为了克服这些缺点,早在70年代以前。人们就采用碳纤维或其它品种的纤维进行增强以改善其性能。用碳纤维增强尼龙材料近年来发展很快,因为尼龙和碳纤维都是工程塑料领域性能优异的材料,其复台材料综台体现了二者的优越性,如强度与刚性比未增强的尼龙高很多,高温蠕变小,热稳定性显著提高了,尺寸精度好,耐磨。阻尼性优良,与玻纤增强相比有更好的性能。因而碳纤维增强尼龙(CF/PA)复合材料近年来发展很快。而对于3D打印来说使用SLS技术是最适合实现碳纤增强尼龙的一种技术手段。其技术亮点也越来越受人们的注意。国内的有些厂商诸如k8凯发也有过这方面经验,而且在不久的未来,将会发布新型碳纤增强尼龙烧结材料,请大家敬请期待。
某企业的FDM技术打造的碳纤尼龙工件
使用SLS 激光烧结工艺制造的碳纤增强尼龙的汽车发动机部件(进气歧管)
图为:美国空军研究实验室(AFRL)材料与制造部门的小组和NASA格伦研究中心和路易斯维尔大学使用SLS烧结超过300度的碳纤维复合材料。
图为:线上3D打印服务商Sculpteo近日推出新的3D打印材料——碳纤维强化尼龙12(PA12),用于激光烧结SLS的3D打印方式。这种材料的打印成品非常坚硬、耐受性好、轻量化、有导电性,并且具备很高的强度和力学性能,尤其适用于制造交通工具上的空气动力学部件。
总结:目前碳纤或碳纤增强尼龙材料,可能由于目前产量、成本的制约,只用在少数高端制造上,但不久的未来中国工业的不断转型、附加值不断提高、材料的日渐普及,相信越来越多的国内企业会使用诸如SLS烧结技术的碳纤增强材料,其道路一定前程似锦!
想了解更多的行业应用或者SLS相关知识,欢迎加入“SLS技术交流群”,单加小编的微信,拉您进群进行互动交流!