Impresión 3D de filamento de fibra de carbono
Impresión 3D de fibra de carbono
La aparición de la impresión 3D ha supuesto una revolución transformadora en los campos del diseño y la fabricación. Ahora, con la aparición de los compuestos reforzados con fibra de carbono impresos en 3D, se está desarrollando un campo completamente nuevo. La fibra de carbono se inventó por primera vez en 1860.
Por qué se utiliza la fibra de carbono como material de impresión 3D
Con el tiempo, la fibra de carbono ha ganado una popularidad significativa en diferentes industrias debido a sus propiedades excepcionales, como alta rigidez, resistencia a la tracción, bajo peso, resistencia química, resistencia a altas temperaturas y baja expansión térmica. Vale la pena señalar que la fibra de carbono pura, a pesar de ser más ligera, es cinco veces más resistente y dos veces más dura que el acero. Estas propiedades hacen que la fibra de carbono sea adecuada para aplicaciones que dependen de las propiedades del material para optimizar el rendimiento, particularmente en áreas como la aeroespacial, automotriz, militar y de ingeniería civil.
Las propiedades mecánicas de los compuestos reforzados con fibra de carbono impresos en 3D superan a las de casi todos los demás plásticos impresos en 3D en términos de tenacidad o resistencia a la temperatura.
Los filamentos de fibra de carbono consisten en segmentos cortos de fibra de carbono de menos de un milímetro de longitud, mezclados con termoplástico. La fibra de carbono es compatible con numerosos termoplásticos, incluidos PLA, PETG, nailon, ABS y policarbonato. Mejora la resistencia y rigidez del remolque al tiempo que reduce el peso total.
Cómo imprimir fibra de carbono en 3D
Generalmente, los filamentos de fibra de carbono impresos en 3D mantienen propiedades consistentes con el sustrato al que están unidos. La diferencia clave es que las fibras pueden obstruir las boquillas de las impresoras 3D, por lo que los expertos recomiendan utilizar boquillas de acero endurecido. Además, cuando el contenido de fibra supera un cierto umbral, el acabado superficial de los objetos impresos en 3D puede verse comprometido.
En el campo de la impresión 3D, la fibra de carbono se utiliza principalmente de dos formas: a través de filamentos reforzados con fibra de carbono o mediante refuerzo continuo de fibra de carbono. Los filamentos de fibra de carbono reforzados tienen mayor resistencia que los filamentos no reforzados. Sin embargo, para componentes más resistentes, se puede utilizar una tecnología alternativa llamada refuerzo continuo de fibra de carbono. Este método implica el uso de un cabezal de impresión de doble boquilla, uno que extruye el sustrato y el otro que extruye la fibra de carbono. Debido a que la fibra de carbono continua no se corta en pedazos más pequeños, mantiene un nivel de resistencia más alto. Sorprendentemente, la impresión 3D continua de fibra de carbono es lo suficientemente resistente como para reemplazar al aluminio con la mitad de peso. Su coste es tan bajo que incluso puede sustituir a la impresión 3D en metal en algunas aplicaciones. Por último, el uso estratégico de fibra de carbono basado en técnicas de diseño de fabricación aditiva puede aumentar aún más la resistencia de las piezas y al mismo tiempo reducir el consumo de material.
Cómo imprimir fibra de carbono en 3D
Generalmente, los filamentos de fibra de carbono impresos en 3D mantienen propiedades consistentes con el sustrato al que están unidos. La diferencia clave es que las fibras pueden obstruir las boquillas de las impresoras 3D, por lo que los expertos recomiendan utilizar boquillas de acero endurecido. Además, cuando el contenido de fibra supera un cierto umbral, el acabado superficial de los objetos impresos en 3D puede verse comprometido.
En el campo de la impresión 3D, la fibra de carbono se utiliza principalmente de dos formas: a través de filamentos reforzados con fibra de carbono o mediante refuerzo continuo de fibra de carbono. Los filamentos de fibra de carbono reforzados tienen mayor resistencia que los filamentos no reforzados. Sin embargo, para componentes más resistentes, se puede utilizar una tecnología alternativa llamada refuerzo continuo de fibra de carbono. Este método implica el uso de un cabezal de impresión de doble boquilla, uno que extruye el sustrato y el otro que extruye la fibra de carbono. Debido a que la fibra de carbono continua no se corta en pedazos más pequeños, mantiene un nivel de resistencia más alto. Sorprendentemente, la impresión 3D continua de fibra de carbono es lo suficientemente resistente como para reemplazar al aluminio con la mitad de peso. Su coste es tan bajo que incluso puede sustituir a la impresión 3D en metal en algunas aplicaciones. Por último, el uso estratégico de fibra de carbono basado en técnicas de diseño de fabricación aditiva puede aumentar aún más la resistencia de las piezas y al mismo tiempo reducir el consumo de material.
Las piezas de fibra de carbono impresas en 3D son muy versátiles y adecuadas para una amplia gama de aplicaciones. Son fuertes, livianos y pueden soportar golpes, calor y productos químicos. Por ejemplo, las piezas impresas en 3D fabricadas con compuestos de plástico y fibra de carbono pueden resistir el calor generado por los motores de automóviles y aviones. También pueden reemplazar el mecanizado de piezas de aluminio y la fabricación de plantillas.
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