短切碳纖維與ABS結(jié)合使用在3D打印件中效果驚人

近日，來(lái)自澳大利亞國(guó)防軍學(xué)院新南威爾士大學(xué)的作者Owen M. Cannings在題為《短切碳纖維對(duì)丙烯腈-丁二烯苯乙烯屈服強(qiáng)度的影響》的論文中討論了加入短切碳纖維可提高ABS 3D打印的屈服強(qiáng)度的問(wèn)題。雖然碳纖維是3D打印材料中常見(jiàn)的增強(qiáng)材料，但它通常以連續(xù)纖維的形式貫穿整個(gè)材料。作者的目的是找出切碎的碳纖維是否具有相同的效果。

Cannings測(cè)試了用短切碳纖維增強(qiáng)的普通ABS和ABS試樣。碳纖維增強(qiáng)試樣比常規(guī)ABS試樣有著更多的變形，這表明CF-ABS材料更具延展性。他還測(cè)試了兩種材料的3D打印試樣的屈服應(yīng)力。3D打印部件的屈服強(qiáng)度低于未加工的長(zhǎng)絲的屈服強(qiáng)度，這表明打印部件可能在其內(nèi)部存在一些空隙或缺陷。

“雖然與長(zhǎng)絲相似的應(yīng)力水平是理想的，但仍然可以觀察到碳纖維-ABS部件強(qiáng)度的降低?！盋annings說(shuō)，“對(duì)于0-90取向，觀察到強(qiáng)度平均降低21.1％。對(duì)于±45°取向試樣，觀察到強(qiáng)度平均降低12.9％?！?br />

Cannings試圖聯(lián)系負(fù)責(zé)長(zhǎng)絲制造的公司，但沒(méi)有得到回應(yīng)。

“從以前對(duì)產(chǎn)品的研究中，建議CF顆粒的縱橫比約為1，這意味著它們?cè)谌魏我粋€(gè)方向都沒(méi)有顯示出整體效益，”他繼續(xù)道。 “這意味著失效的測(cè)試模式目前是無(wú)益的，因?yàn)榈涂v橫比意味著纖維在任何方向上都沒(méi)有表現(xiàn)出拉伸強(qiáng)度的增加。由此，增加ABS的YS的可能性依賴于ABS和CF之間的粘合強(qiáng)度高于ABS到ABS之間的粘結(jié)強(qiáng)度。作者無(wú)法找到在該領(lǐng)域進(jìn)行的任何研究。其他基質(zhì)如環(huán)氧樹脂，利用短切顆粒在高粘度下在CF顆粒和基質(zhì)之間表現(xiàn)出較低的粘合強(qiáng)度。由于ABS具有高粘度，負(fù)責(zé)制造的公司可能沒(méi)有考慮在切碎的CF中對(duì)ABS使用適當(dāng)?shù)幕旌瞎に??！?br />

這可能是影響ABS和碳纖維增強(qiáng)ABS試樣之間強(qiáng)度差異的主要因素。作者認(rèn)為，未來(lái)的工作應(yīng)該集中在適當(dāng)?shù)幕旌瞎に嚭吞祭w維幾何結(jié)構(gòu)的修改上。令人驚訝的是，與由碳纖維增強(qiáng)ABS打印的3D打印件相比，由普通ABS打印的3D打印件獲得了更高的屈服強(qiáng)度值。在ABS中包含短切碳纖維顆粒導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度降低13％至29％。需要進(jìn)行更多研究以確定其原因，但初步估計(jì)表明碳纖維顆粒與ABS塑料之間的結(jié)合導(dǎo)致材料變?nèi)酢?br />
許多運(yùn)營(yíng)商購(gòu)買CF長(zhǎng)絲，希望它的性能優(yōu)于普通長(zhǎng)絲。在許多情況下，我們已經(jīng)知道，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序中的大多數(shù)用戶而言，增加的成本根本不值得。大多數(shù)碳纖維長(zhǎng)絲是無(wú)功能和愚蠢的。這是一項(xiàng)有用的研究，可以支持這一點(diǎn)。我們也感激不盡的是，在積極的研究結(jié)果中，有一個(gè)消極的結(jié)果也很好！

來(lái)源：3D打印商情

一提到碳纖維復(fù)合，大家直接感覺(jué)就是增強(qiáng)性能，其實(shí)是誤解。尤其在3D打印中應(yīng)用還有很多的路要走。在傳統(tǒng)的聚合物里超級(jí)聚合物（特種工程塑料）擁有很高的機(jī)械性能。