Sürekli karbon fiber takviyesinin uygulanması
Kompozit malzemelerde lif takviyesinin kullanılması prensibi, takviye liflerinin genellikle daha fazla aşınmaya dayanıklı, daha güçlü ve matris malzemesinden daha iyi mekanik özelliklere sahip olmasıdır. Kompozitler bükme veya kesme hasarına tabi tutulduğunda, takviye lifleri matristen çıkarılır ve uygulanan yüklerden enerjiyi emer. Belli bir uzunluk aralığında, daha uzun lifler, çekme sırasında daha fazla enerjiyi emer ve kompozitin mukavemetini arttırır. Aynı hacim içeriğine sahip kompozitler için, daha uzun bireysel lifler daha az lif anlamına gelir, stres konsantrasyonunu azaltır ve genel performansı artırır. Ek olarak, sürekli, daha uzun karbon lifleri daha iyi yağlama, sürtünme ve aşınmayı azaltma ve aşındırıcı enkaz oluşumunu azaltma sağlar.
Takım sınırlamaları nedeniyle, karmaşık karbon fiber takviyeli termoplastik (CFRTP) bileşenleri tipik olarak birden fazla parçaya birleştirilir, bu da eklemleri en zayıf noktalar yapar. Eklemlerin kalitesi, CFRTP bileşenlerinin yorulma mukavemetini ve servis ömrünü doğrudan etkiler. Yaygın birleştirme yöntemleri mekanik birleştirme, çimentolama ve kaynak içerir. Termoplastik reçinenin ikincil erime özelliklerini kullanan kaynak, yapışkan bağdan daha iyi eklem mukavemeti ve çevresel uyarlanabilirlik sağlar ve mekanik eklemlerden stres konsantrasyonunu önler. Kaynak da daha hızlı ve otomatikleştirilmesi daha kolaydır.
Temassız bir yöntem olan lazer kaynağı, yüksek hız, yüksek mukavemetli, düşük titreşim stresi ve karmaşık yapılar için uygunluk sunar ve CFRTP kaynağı için iyi beklentiler gösterir. Son araştırmalar lazer penetrasyon kaynağını ve lazer doğrudan birleştirme teknolojisini araştırdı. Lazer penetrasyon kaynağı şeffaf reçineler, CFRTP, opak reçineler ve metal malzemeleri birleştirebilir. Ningbo Malzeme Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi, CFRTP'ye paslanmaz çelik ve alüminyum alaşımıyla katılmak için lazer doğrudan birleştirme teknolojisini kullandı ve eklem gücünün reçine matrisininkini aştığını buldu, ancak eklem kalitesinin iyileştirilmesi gerekiyordu.
Karbon fiber takviyeli termoplastik kompozitler üzerine mevcut 3D baskı araştırması, esas olarak kısa karbon liflerine odaklanmaktadır, sürekli karbon lifleri üzerinde sınırlı araştırmalar ve bükme performansını etkileyen zayıf interlayer yapışması.
Geleneksel FDM teknolojisinin aksine, yeni bir baskı kafası tasarımı, termoplastik matris olarak polilaktik asit (PLA) ve takviye olarak sürekli karbon fiberleri kullanır. Princhead bir ekstrüzyon motoru, ısıtıcı bloğu, karbon fiber boru ve nozul içerir. Baskı sırasında, termoplastik malzeme erir ve karbon fiberler, ekstrüzyon motoru tarafından itilen ve nozuldan ekstrüde edilen erimiş malzeme ile sigorsta. Bu işlem, sürekli karbon fiber takviyeli termoplastik kompozitlerin 3D baskısını sağlar.
