Stampa 3D in fibra di carbonio

In 3d-type, siamo orgogliosi di annunciare il primo materiale rinforzato con fibra di carbonio nel nostro catalogo, Nylon 11 CF Powder per la stampante 3D a sinterizzazione laser selettiva LAB H5. La polvere di nylon 11 CF consente ai produttori di creare parti robuste, leggere e resistenti al calore senza fare affidamento sui tradizionali metodi di saldatura o rivestimento della lavorazione.

Grazie alla sua elevata temperatura di flessione sotto carico, al suo modulo elastico e alla sua elevata rigidità, Nylon 11 CF Powder è ideale per:

  • alloggiamenti per l’industria aerospaziale, dispositivi di fissaggio e dispositivi di fissaggio
  • prototipi e attrezzature di prova per il settore automotive
  • custodie per veicoli elettrici a batteria
  • pezzi di ricambio per la produzione

Le parti rinforzate con fibra di carbonio sono utilizzate nelle industrie ad alte prestazioni per applicazioni che richiedono tenacità, resistenza al calore e rigidità pur rimanendo leggere. Sebbene le parti rinforzate in fibra di carbonio siano già ampiamente utilizzate, ci sono poche opzioni per la stampa 3D e nessuna ha il prezzo, la qualità o la facilità d’uso delle stampanti della serie LAB di 3d-type.

Cos’è la fibra di carbonio?

Le fibre di carbonio sono create attraverso un processo industriale che preleva una materia prima (solitamente poliacrilonitrile o un derivato del legno) e la riscalda ad una temperatura estremamente elevata, “bruciando” così i componenti non carboniosi del materiale. Le fibre risultanti sono strutture cristalline composte quasi interamente da carbonio che si intrecciano per formare quella che conosciamo come fibra di carbonio. Queste fibre possono essere aggiunte a una resina per produrre fogli modellabili, incorporate in un tessuto o aggiunte a una polvere da sinterizzare o incollare con una stampante 3D.

I materiali compositi come la plastica rinforzata con fibra di carbonio possono superare le prestazioni delle parti lavorate in acciaio, legno o alluminio. Sebbene le fibre di carbonio aggiungano resistenza al materiale di base, non aggiungono molto peso, quindi questi compositi sono spesso molto più resistenti dei materiali omogenei pur essendo leggeri.

Sono comunemente usati per condotti automobilistici, collettori, strutture del flusso d’aria del motore, alloggiamenti aerospaziali, attrezzature sportive ad alte prestazioni e applicazioni per la costruzione di barche. I veicoli elettrici, le turbine eoliche e altri settori emergenti e sostenibili utilizzano le proprietà di resistenza e leggerezza delle parti in fibra di carbonio per aumentare l’efficienza.

Metodi tradizionali per la produzione di parti rinforzate con fibra di carbonio

I metodi più comuni per la produzione di parti in fibra di carbonio sono la laminazione a umido, la laminazione prepreg e lo stampaggio a trasferimento di resina (RTM). Tutti questi metodi richiedono uno stampo e possono richiedere molto lavoro manuale.

Gli stampi stessi possono essere fabbricati a buon mercato utilizzando la stampa 3D e questo processo di lavoro ha consentito ai produttori di piccole e medie dimensioni di produrre parti di uso finale con fibra di carbonio a un prezzo molto inferiore rispetto a quanto costava per farlo con i metodi tradizionali.

Tuttavia, anche quando si utilizzano stampi stampati in 3D, il volume di produzione e le geometrie hanno dei limiti. La creazione di parti con canali interni, piccoli rilievi negativi e positivi o cicli di produzione di decine e centinaia di unità è difficile e richiede tempo.

Stampa 3D diretta di parti in Nylon 11 rinforzate con fibra di carbonio

Negli ultimi anni, le parti stampate in 3D rinforzate con fibra di carbonio sono diventate possibili con l’avvento della sinterizzazione a potenza superiore e i progressi della scienza dei materiali che combinano particelle di fibra di carbonio con materiali SLS comuni, come le particelle di nylon.

Come per molte applicazioni di stampa 3D, la stampa 3D diretta di parti rinforzate con fibra di carbonio non sostituirà completamente i metodi tradizionali di creazione di parti in fibra di carbonio, ma dovrebbe essere considerata un metodo di produzione complementare.

Sebbene la sua resistenza alla trazione non sia elevata come quella delle parti in fibra di carbonio prodotte tradizionalmente, le parti stampate in 3D realizzate con polvere di nylon 11 CF offrono resistenza e rigidità significativamente migliori rispetto alle loro controparti, che sono polimeri senza rinforzo. I vantaggi della stampa 3D di parti rinforzate in fibra di carbonio risiedono nelle capacità della stampante LAB H5 di risolvere le sfide relative alla geometria.

Questo metodo di produzione additiva evita le limitazioni geometriche di un processo di stampaggio tradizionale e il piano di stampa autosufficiente di una stampante SLS riduce ulteriormente i vincoli di progettazione. Il principale ostacolo all’adozione diffusa di questo metodo di produzione di parti rinforzate con fibra di carbonio è l’alto costo iniziale della maggior parte delle tecnologie di stampa 3D in grado di produrre questo tipo di parti.

La stampante SLS LAB H5 rimuove questa barriera, offrendo una soluzione per la produzione di parti rinforzate in fibra di carbonio ad alta precisione, affidabili e ad alte prestazioni a un prezzo accessibile.

Rispetto a molte soluzioni di stampa 3D industriali, gli utenti di LAB H5 possono creare parti in fibra di carbonio con tempi e costi di manodopera ridotti. Nylon 11 CF Powder è disponibile solo per la stampante LAB H5 ed è stato convalidato insieme al nuovo modello della serie LAB per un’affidabilità e una costanza di output ottimali.

Ideale per applicazioni ad alte prestazioni

La polvere di nylon 11 CF dovrebbe essere il primo produttore di materiali a scegliere di portare la produzione di parti metalliche aftermarket nella loro struttura. Quando un elemento dell’attrezzatura si guasta e deve essere riparato, ogni minuto speso in attesa di una riparazione dal produttore o da un fornitore di ricambi aftermarket può costare migliaia di dollari in tempi di fermo.

Sebbene le parti aftermarket stampate in 3D siano un’idea all’orizzonte per i produttori da anni, molte aziende hanno aspettato il materiale giusto prima di investire in una soluzione. La polvere di nylon 11 CF è proprio quel materiale per il lavoro e può fungere da alternativa leggera al metallo per le parti aftermarket che devono resistere a urti ripetuti e alle alte temperature.

Questo nuovo materiale ad alte prestazioni è ideale anche per elementi di fissaggio di guida, infissi e utensili per catene di montaggio, grazie alla sua elevata rigidità, elevata resistenza agli urti e peso ridotto. Quando si tratta di creare parti metalliche, se le parti in polvere di nylon 11 CF non vengono utilizzate come sostituti diretti, possono essere parti di utensili per il banco di lavoro in grado di contenere parti metalliche calde senza deformarsi o fratturarsi.

Se considerato come materiale per parti di uso finale, anche le applicazioni aerospaziali e di volo come la produzione di droni possono beneficiare dell’elevata tolleranza al calore e resistenza agli urti della nuova polvere di nylon 11 CF.

I droni e altri veicoli aerei devono resistere alle alte temperature, sia dal sole quando volano sopra le nuvole che dal loro metodo di alimentazione. I droni alimentati a batteria necessitano di involucri resistenti al calore per proteggere i loro componenti dalle temperature generate da una batteria e, naturalmente, gli aerei a reazione sopportano le alte temperature dei loro elementi del motore a combustione.



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