Карбон звучит современно и технологично, но популярным в 3D-печати он стал совсем не из-за красивого названия. Его главное преимущество — сочетание хороших механических свойств и стабильности материала во время печати.
Чтобы понять, зачем вообще понадобилось добавлять углеродное волокно в пластик, сначала стоит поговорить о нейлоне.
Почему просто не печатать нейлоном?
Нейлон, или полиамид (PA), — очень прочный, износостойкий и при этом достаточно гибкий материал. По своим механическим характеристикам он превосходит многие распространенные пластики для 3D-печати.
Казалось бы, это почти идеальный материал для изготовления прочных функциональных деталей. Но есть существенный недостаток: печатать нейлоном на 3D-принтере довольно сложно.
При остывании нейлон дает усадку и склонен к деформации. При печати крупных деталей или моделей с большим заполнением края могут отрываться от печатного стола. Деталь начинает изгибаться, меняется ее геометрия, а итоговые размеры могут отличаться от размеров исходной 3D-модели.
Особенно серьезной проблемой это становится тогда, когда нужно изготовить функциональную деталь с точными размерами и предсказуемой геометрией.
Что дает добавление углеродного волокна?
Одним из решений стало добавление в полиамид углеродных волокон. Так появились материалы типа PA-CF — полиамид, армированный углеродным волокном.
Углеродные волокна помогают стабилизировать материал. При охлаждении напечатанные детали меньше деформируются, лучше сохраняют свою геометрию, а изготовление относительно крупных изделий с хорошей точностью становится проще.
При этом сохраняются многие хорошие механические свойства полиамида.
Однако есть и обратная сторона. Добавление углеродного волокна делает материал более жестким, но в некоторых случаях готовая деталь становится более хрупкой. Поэтому карбон подходит не для всех изделий, особенно если деталь должна сильно изгибаться или постоянно выдерживать ударные нагрузки.
Необычная поверхность напечатанных деталей
У 3D-печати карбоном есть еще одно интересное преимущество — внешний вид готового изделия.
Поверхность обычно получается немного шероховатой и матовой. Благодаря такой фактуре привычные линии слоев FDM-печати становятся значительно менее заметными, а готовая деталь выглядит аккуратно и технологично.
Поэтому карбоновые материалы можно использовать не только для функциональных деталей, но и для видимых элементов, корпусов устройств и некоторых декоративных изделий.
Карбон изнашивает сопло 3D-принтера
Есть у материала и еще одна особенность, которая в первую очередь важна для тех, кто непосредственно занимается 3D-печатью.
Углеродные волокна обладают абразивными свойствами. При прохождении через принтер такой пластик воздействует на некоторые его элементы практически как очень мелкая наждачная бумага.
Особенно быстро может изнашиваться обычное латунное сопло. Поэтому для регулярной печати карбоном обычно применяют специальные износостойкие сопла.
Когда стоит выбирать карбон для 3D-печати?
Если вам нужна прочная, жесткая и геометрически стабильная функциональная деталь, материалы с углеродным волокном могут стать отличным выбором.
Карбон хорошо подходит для изготовления:
- технических корпусов;
- креплений и держателей;
- механических деталей;
- компонентов машин и оборудования;
- функциональных прототипов;
- деталей, испытывающих механические нагрузки;
- изделий, для которых важна стабильность размеров.
Но карбон нельзя назвать просто «лучшим пластиком» для любого проекта. Как и у любого другого материала для 3D-печати, у него есть свои преимущества и ограничения.
Поэтому перед заказом профессиональной 3D-печати важно учитывать, где будет использоваться готовая деталь, какие нагрузки она должна выдерживать, нужна ли ей гибкость и насколько важна точность размеров. Правильно подобранный материал позволит получить именно те характеристики, которые необходимы для конкретного изделия.