Νήματα άνθρακα

Νήμα άνθρακα: σύνθεση και πραγματικές εφαρμογές

Ένα νήμα άνθρακα δεν είναι απλό πλαστικό: είναι μια μήτρα (PLA, PETG, PA ή PC) γεμάτη με κομμένες ίνες άνθρακα, μεταξύ 10 και 20% του βάρους ανάλογα με την εταιρεία όπως Fillamentum ή Polymaker. Αυτή η φόρτιση αυξάνει τη δυσκαμψία κατά 20 έως 40% σε σχέση με το καθαρό πολυμερές και δίνει μια ματ γκρι ανθρακί φινίρισμα, χωρίς την αστραφτερότητα του τυπικού πλαστικού. Τα καρούλια μας κυμαίνονται από 500 g έως 8 kg, σε 1,75 mm και 2,85 mm. Αυτές οι ίνες είναι αβράσιβες: απαιτούν ακριβές εξοπλισμό, περιγραφόμενο παρακάτω, πριν ακόμη ξεκινήσετε την πρώτη εκτύπωση.

Γιατί ένα τυπικό ακροφύσιο φθείρεται μετά από λίγα καρούλια

Ένα ακροφύσιο από ορείχαλκο χάνει τη βαθμονομημένη του διάμετρο μετά από 1 έως 2 kg εκτυπωμένου νήματος άνθρακα: οι ίνες γρατσουνίζουν τον εσωτερικό αγωγό σαν λεπτό γυαλόχαρτο, και η διάμετρος εξόδου διευρύνεται σταδιακά. Το αποτέλεσμα φαίνεται πρώτα στις λεπτές στρώσεις, με παρασιτική ροή και λιγότερο ακριβή εξώθηση στις λεπτομέρειες.

Ακροφύσιο από σκληρό χάλυβα ή καρβίδιο του βολφραμίου

Ένα ακροφύσιο από σκληρό χάλυβα (τύπου Bondtech CHT ή ισοδύναμο) αντέχει 50 έως 100 kg αβράσιβου νήματος πριν από αξιοσημείωτη φθορά. Το καρβίδιο του βολφραμίου πάει ακόμα πιο μακριά, χρήσιμο για ένα εργαστήριο που συνεχίζει τα καρούλια 3d filament ASA φορτωμένα ή νήμα άνθρακα συνεχώς. Αυτό το είδος αναλώσιμου βρίσκεται στο τμήμα Αξεσουάρ.

Συνιστάται direct drive extruder

Ένας direct drive extruder περιορίζει τις τριβές και τον κίνδυνο λίσσανσης σε ένα άκαμπτο και εύθραυστο νήμα. Ένας bowden παραμένει χρησιμοποιήσιμος σε 1,75 mm υπό τον όρο να μειώσετε την ταχύτητα ανάσυρσης κατά 30 έως 40% σε σχέση με ένα κλασικό PLA, διαφορετικά θα κινδυνέψει να φραγεί στο σωλήνα PTFE.

PLA-CF, PETG-CF, PA-CF, PC-CF: ποια βάση να επιλέξετε

Η επιλογή της μήτρας αλλάζει εντελώς τη συμπεριφορά του τελικού τμήματος, πολύ περισσότερο από το ποσοστό ίνας που αναγράφεται στην ετικέτα.

• PLA-CF: εκτύπωση 200-220°C, επίπεδο 50-60°C, καμία προαιρετική ξήρανση απαραίτητη. Καλό σημείο εισόδου, αλλά εύθραυστο υπό κρούση.
• PETG-CF: 230-250°C, καλύτερη αντοχή στην υγρασία από ένα κλασικό 3d filaments PLA, κατάλληλο για εξωτερικά τμήματα με μέτρια φόρτιση.
• PA-CF (νάιλον άνθρακα): 260-280°C, θερμαινόμενη πλατφόρμα 90-110°C, κλειστό δοχείο σχεδόν υποχρεωτικό. Υψηλή δυσκαμψία και αντοχή στην κόπωση, για μηχανικά τμήματα.
• PC-CF: πέρα των 280°C, δεσμευμένο σε εκτυπωτές εξοπλισμένες με hotend όλο το μέταλλο και κλειστό δοχείο με έλεγχο θερμοκρασίας, όπως για ένα τεχνικό 3d filaments ABS.

Ξήρανση: η μεταβλητή που καθορίζει την ποιότητα εκτύπωσης

Το PA-CF απορροφά την περιβαλλοντική υγρασία σε λίγες ώρες έκθεσης στον αέρα: πέρα του 0,2% νερού, η εξώθηση παράγει ακουστικά τσάκισμα και κηλιδωμένη επιφάνεια με μικρές φυσαλίδες. Ένα πάσο σε dry box στους 70°C για 8 έως 12 ώρες πριν από την εκτύπωση επιλύει αυτό το πρόβλημα σε σχεδόν όλα τα ανοιχτά καρούλια από περισσότερη από μια εβδομάδα. Το PLA-CF και το PETG-CF ανέχονται καλύτερα τον περιβαλλοντικό αέρα, αλλά η αποθήκευση σε ερμητικό κουτί με αφυγραντήρα παρατείνει τη χρήσιμη διάρκεια ζωής κατά αρκετούς μήνες. Για μια λιγότερο τεχνική βάση και χωρίς αυστηρό περιορισμό ξήρανσης, το 3d filaments WOOD παραμένει μια εναλλακτική λύση για υφαντή ren δεν απαιτεί αλλαγή εξοπλισμού.

Συχνές ερωτήσεις

PLA-CF ή PETG-CF, ποιο να επιλέξω για το πρώτο καρούλι άνθρακα;

Το PLA-CF εκτυπώνεται χωρίς υψηλή θερμαινόμενη πλατφόρμα ή προαιρετική ξήρανση, ιδανικό για δοκιμή της συμπεριφοράς ενός νήματος φορτωμένου ίνας. Το PETG-CF απαιτεί 20 έως 30°C περισσότερο αλλά αντέχει καλύτερα τις ελαφρές θερμικές κρούσεις, ένα κριτήριο που πρέπει να ζυγιστεί ανάλογα με την τελική χρήση του τμήματος.

Χρειάζομαι ένα κλειστό δοχείο εκτυπωτή για PA-CF ή PC-CF;

Ναι στις περισσότερες περιπτώσεις: αυτές οι μήτρες συστέλλονται σημαντικά καθώς κρυώνουν στον αέρα, προκαλώντας αποχωρισμό πλατφόρμας σε τμήματα μεγαλύτερα από 10 cm. Ένα κλειστό δοχείο διατηρούμενο στους 40-50°C μειώνει αυτή τη θερμική κλίση και σταθεροποιεί την πρόσφυση.

Ποιο ακροφύσιο να αγοράσω με ένα καρούλι νήματος άνθρακα;

Ένα ακροφύσιο σκληρού χάλυβα 0,4 mm καλύπτει τη πλειοψηφία των εφαρμογών έως 50 kg εκτυπωμένου αβράσιβου νήματος. Για ένα εργαστήριο που συνεχίζει αρκετά καρούλια άνθρακα ανά μήνα, ένα ακροφύσιο καρβιδίου βολφραμίου αποσβένει το πρόσθετο κόστος του σε λιγότερο από ένα έτος.

Γιατί ένα νήμα άνθρακα κοστίζει δύο έως τρεις φορές περισσότερο από ένα κανονικό νήμα;

Το κόστος των κομμένων ινών άνθρακα και ο πρόσθετος έλεγχος ποιότητας (ομοιόμορφο ποσοστό φόρτισης, σταθερή διάμετρος) εξηγεί τη διαφορά: ένα PLA-CF κυμαίνεται γύρω στα 35-45€/kg σε σχέση με 18-22€/kg για ένα τυπικό PLA. Η δυσκαμψία που κερδίστηκε δικαιολογεί αυτή τη πρόσθετη δαπάνη σε μηχανικά τμήματα, όχι σε ένα διακοσμητικό αντικείμενο.

Είναι κατάλληλο το νήμα άνθρακα για τμήματα που κάμπτονται ή απορροφούν κρούσεις;

Όχι: το φορτίο ίνας αυξάνει τη δυσκαμψία αλλά μειώνει την επιμήκυνση κατά τη θραύση, επομένως το τμήμα θραύεται καθαρά αντί να κάμπτεται. Για ένα ευλύγιστο τμήμα ή ένα που υπόκειται σε επαναλαμβανόμενες κρούσεις, ένα τυπικό PETG ή ένα TPU παραμένει μια καλύτερη επιλογή από την περιοχή άνθρακα.