Все опоры
Новости

Formlabs представляет первый армированный углеродным волокном порошок SLS: Nylon 11 CF Powder для прочных и легких моделей

Formlabs SLS 3D printing powder: Nylon 11 CF Powder

Formlabs с гордостью объявляет о запуске первого армированного углеродным волокном материала — Nylon 11 CF Powder для 3D-принтера SLS Fuse 1+ 30W. Nylon 11 CF Powder позволяет создавать прочные, легкие и термостойкие модели, не прибегая к традиционным методам наплавления или механической обработки. 

Благодаря высокой температуре тепловой деформации, модулю упругости при растяжении и повышенной жесткости Nylon 11 CF Powder идеально подходит для:

  • Аэрокосмических корпусов, зажимных и крепежных приспособлений
  • Автомобильного прототипирования, испытательных приспособлений
  • Корпусов электромобилей с аккумуляторным приводом 
  • Производства запасных частей

Модели из углеродного волокна используются в высокопроизводительных отраслях промышленности для решения задач, требующих прочности, термостойкости, жесткости и легкости. Хотя модели из углеродного волокна уже широко используются в производстве, существует не так много вариантов их 3D-печати. Но ни один из них не сравнится по цене, качеству и простоте использования с принтерами серии Fuse 1 от Formlabs.

Что такое углеродное волокно?

Углеродное волокно создается в результате промышленного процесса, в ходе которого сырье, обычно полиакрилонитрил или побочный продукт древесины, нагревается до высокой температуры, «сжигая» неуглеродные компоненты материала. Получаемые волокна представляют собой почти полностью углеродные кристаллические структуры, которые сплетаются вместе, образуя углеродное волокно. Их можно добавлять в полимер для получения листов для формования, вплетать в ткань или добавлять в порошок для спекания или скрепления на 3D-принтере. 

Свойства таких композитных материалов, как пластик, армированный углеродным волокном, превосходят детали из стали, дерева или алюминия, обрабатываемые традиционными способами. Углеродные волокна придают прочность основному материалу, не увеличивая его вес, поэтому такие композиты намного прочнее и легче однородных материалов. Они широко используются для изготовления автомобильных воздуховодов, коллекторов, систем подачи воздуха в двигатель, аэрокосмических корпусов, спортивного оборудования и лодок. Производство электромобилей, ветряных турбин и другие развивающиеся сектора используют свойства моделей из углеродного волокна для повышения эффективности. 

Chain set 3D printed in Nylon 11 CF Powder

Традиционные способы производства моделей из углеродного волокна

Наиболее распространенные способы изготовления моделей из углеродного волокна — это мокрое наслоение, ламинирование с помощью препрега и прессование полимерных материалов. Все они крайне трудоемки и требуют использование пресс-форм. 

3D-печать пресс-форм позволила мелким и средним производителям создавать конечные детали из углеродного волокна по гораздо более низкой цене, чем при использовании традиционных способов. Однако даже при применении напечатанных пресс-форм существуют ограничения по объему производства и геометрии. Изготовление деталей с внутренними каналами, небольшими отрицательными и положительными характеристиками или серий из десятков и сотен деталей отличается сложностью и трудоемкостью.

carbon fiber part manufacturing
Технический доклад

Производство моделей из углеродного волокна с помощью напечатанных на 3D-принтере пресс-форм

Скачайте наш технический доклад, чтобы ознакомиться с рекомендациями по созданию композитных пресс-форм и узнать, как можно изготовить модели из углеродного волокна с помощью препрега и ручного ламинирования.

Скачать технический доклад

Прямая 3D-печать деталей из углеродного волокна с Nylon 11 Powder

В последние годы прямая 3D-печать деталей из углеродного волокна стала возможной благодаря внедрению возможностей спекания и разработке материалов, сочетающих порошкообразные частицы углеродного волокна с обычными материалами SLS, такими как нейлон. 

Как и во многих других областях применения 3D-печати, прямая 3D-печать деталей из углеродного волокна не может полностью заменить традиционные способы и должна рассматриваться как дополнение к производству. Хотя предел прочности при растяжении деталей, напечатанных из Nylon 11 CF Powder, не так высок, как у традиционно изготавливаемых деталей, они имеют более высокую прочность и жесткость по сравнению с неармированными полимерными аналогами. Преимущества 3D-печати деталей из углеродного волокна на Fuse 1+ 30W заключаются в способности принтера решать геометрические задачи, обеспечивать быструю нетрудоемкую альтернативу традиционным способам производства, а также в его компактном размере и простом рабочем процессе. 

Этот способ аддитивного производства позволяет избежать геометрических ограничений традиционного процесса формования, а автономная платформа для печати еще больше снижает конструктивные ограничения. Основное препятствие массового внедрения 3D-печати для изготовления деталей из углеродного волокна — это высокая начальная цена большинства технологий 3D-печати. 

Принтер SLS Fuse 1+ 30W устраняет этот барьер, предлагая решение для производства высокопроизводительных, надежных и высокоточных деталей из углеродного волокна по доступной цене. По сравнению со многими решениями для промышленной 3D-печати, пользователи Fuse 1+ 30W могут создавать детали из углеродного волокна по меньшей цене и за меньшее время. Nylon 11 CF Powder доступен исключительно для принтера Fuse 1+ 30W и был протестирован с новой моделью серии Fuse 1 для обеспечения оптимальной надежности и стабильности.

Several carbon fiber 3D printed engineering parts, made with Nylon 11 CF Powder.

Идеально подходит для высокопроизводительных способов применения

Nylon 11 CF Powder — это материал номер один для производителей, желающих запустить собственное производство металлических запасных частей. Когда оборудование требует ремонта, каждая минута, потраченная на ожидание решения от производителя или поставщика запасных частей, может стоить тысячи долларов. Хотя использование 3D-печати для производства запасных частей доступно уже давно, многие предприятия ждали подходящего материала, прежде чем инвестировать в технологию. Nylon 11 CF Powder идеально подходит для работы и может выступать в качестве жесткой, прочной и легкой альтернативы металлу для запасных частей, которые должны выдерживать многократное механическое воздействие и высокие температуры.

МатериалыNylon 11 CF PowderNylon 12 GF PowderNylon 12 PowderNylon 11 Powder
Предел прочности при растяжении Х (MПa)69385049
Предел прочности при растяжении Y (MПa)52385049
Предел прочности при растяжении Z (MПa)38385049
Модуль упругости при растяжении X (MПa)6500280018501600
Удлинение при разрыве, X (%)941140
Удлинение при разрыве, Y (%)1541140
Удлинение при разрыве, Z (%)536N/A
Ударная прочность по Изоду с надрезом (Дж/м)74363271
Температура изгиба под нагрузкой при 1,8 МПа (°C)1781138746
Температура изгиба под нагрузкой при 0,45 МПа (°C)188170171182

Благодаря высокой жесткости, ударной прочности и малому весу новый материал идеально подходит для изготовления зажимных и крепежных приспособлений и оснастки. Nylon 11 CF Powder также можно использовать для создания деталей, удерживающих горячие металлические детали без деформации и разрушения, но не в качестве прямого заменителя. 

Кроме того, высокая термостойкость и ударопрочность Nylon 11 CF Powder позволяют применять его в качестве материала для создания конечных деталей в аэрокосмической и авиационной промышленностях. Дроны и другие воздушные транспортные средства подвержены воздействию высоких температур по разным причинам, от солнца при полете над облаками до способа заправки. Для защиты компонентов аккумуляторных дронов необходимы термостойкие корпуса, а аппараты, работающие на реактивном топливе, требуют защиты от воздействия высоких температур двигателя внутреннего сгорания.

Nylon 11 CF 3d printed sample part
Образец

Запросить бесплатный образец

Оцените качество печати Formlabs лично. Мы отправим бесплатный образец печати прямо в ваш офис.

Запросить бесплатный образец

Ориентация печати для максимальной прочности

Поскольку Nylon 11 CF Powder состоит из углеродных волокон, при печати с его использованием следует учитывать направление ориентации деталей. 

Устройство для повторного нанесения в принтере Fuse 1+ 30W, как правило, укладывает углеродные волокна вдоль оси X. В результате предел прочности при растяжении значительно увеличивается в направлении X, составляя 38 МПа по оси Z и 69 МПа по оси X. Для оптимизации прочности напечатанной детали пользователи должны ориентировать модели таким образом, чтобы предполагаемая нагрузка распределялась вдоль оси X.

Ориентируйте детали с предполагаемой нагрузкой вдоль оси X, чтобы максимально увеличить прочность углеродных волокон.

Ориентируйте детали с предполагаемой нагрузкой вдоль оси X, чтобы максимально увеличить прочность углеродных волокон.

Проверено вместе для максимальной надежности

Принтер Fuse 1+ 30W был протестирован вместе с новым материалом, чтобы сделать обучение работе с ним более эффективным. Хотя это первый материал компании Formlabs, армированный углеродным волокном, предыдущие высокоэффективные композиты, такие как Rigid 10K Resin и Nylon 12 GF Powder, позволили найти новые способы применения в разных отраслях, например, автомобилестроении, аэрокосмической промышленности и производстве. 

Принтер SLS Fuse 1+ 30W и генератор азота работают в паре для упрощения рабочего процесса.

Принтер SLS Fuse 1+ 30W и генератор азота работают в паре для упрощения рабочего процесса.

Fuse 1+ 30W оснащен опцией подачи азота, которая создает стабильную инертную среду в рабочей камере. Это обеспечивает создание деталей из Nylon 11 CF Powder без риска окисления, сохранение качества неспеченного порошка, высокий коэффициент обновления и экономичную печать.

Благодаря азотной среде коэффициент обновления Nylon 11 CF Powder составляет 30 %, то есть для каждой новой камеры требуется только 30 % свежего или нового порошка, а остальной порошок может быть переработан из предыдущих партий печати. Это обеспечивает безотходную печать, снижает стоимость материалов и помогает сделать рабочее пространство и окружающую среду чище и экологичнее.

Nylon 11 CF Powder может быть легко интегрирован в рабочий процесс и требует всего два-три часа на очистку при переходе с Nylon 11 Powder (по сравнению с целыми днями, потраченными на очистку при смене материалов на других машинах SLS). Эта функция позволяет освободить время на решение более важных задач и обеспечить возможность производства нескольких материалов. 

Постобработка нового материала в Fuse Sift ничем не отличается от постобработки других материалов SLS и требует только приобретения нового сита.

Постобработка нового материала в Fuse Sift ничем не отличается от постобработки других материалов SLS и требует только приобретения нового сита. 

Последний шаг на пути к собственному производству SLS

Многие производители приобретают детали SLS у поставщиков для различных целей — прототипирования, конечного использования, замены/ремонта и вспомогательных средств производства. Запуск собственного производства и окупаемость инвестиций требуют большого объема необходимых деталей.

3D printed Carbon Fiber weight

Nylon 11 CF Powder — это новый материал SLS от Formlabs, открывающий широкий спектр новых способов применений. Он обеспечивает надежный способ изготовления прочных деталей SLS, устойчивых к высоким температурам и механическому воздействию. Благодаря принтеру Fuse 1+ 30W вы можете легко интегрировать, обслуживать и управлять рабочим процессом по доступной цене.

Примечание: Nylon 11 CF Powder может оказывать раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки. Formlabs рекомендует использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ). Для понимания техники безопасности и правил работы с материалами Formlabs обращайтесь к паспорту безопасности вещества (ПБВ) и статье техподдержки в качестве основных источников информации.