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中国首款碳纤维3D打印耗材力学性能评测

来源: 南极熊 文:卢君 2015-11-16 15:15 访问量: 编辑:卢君

碳纤维FDM线材是由香港大学院校及塑料行业的专家研发,在EASY 3D深圳怡昇隆实业有限公司生产的高强度PLA聚合物的基础上改进的。新型线材可用于许多方面,它的刚性、尺寸稳定性和耐热性使其非常适于打印无人机、航空航天和汽车零部件的原型对象。据官方介绍,该材料拥有极高的“弯曲模量”,其刚性是PLA的两倍以上,但又不是非常脆。而且它还具有非常高的熔体强度、很高的熔体粘度,良好的尺寸精度和稳定性。

为了验证碳纤维3D打印耗材的物理特性,我们对碳纤维(简称CF)和PLA/ABS对比测试。

包装

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EASY 3D碳纤维耗材采用真空铝塑膜包装,防潮防静电。。包装上注明了材料的型号直径。这种亮闪闪的包装感觉很不错,科技感十足,只是这样看不到耗材的颜色(反正碳纤维都是黑色)。

02

外观

打开碳纤维耗材的包装,我们就可以看见材料真身了。可能是包装密封太好了,打开包装有微微胶水味。碳纤维耗材的颜色为哑光黑,手感摸起来有磨砂感。弯折下有一定硬度,但容易折断,看来韧性略差,材质较脆。

说明: 03.jpg

温度测试

不同耗材的适用温度是不一样的,因此我们南极熊3D打印评测中心依旧首先进行温度测试。打印过程中气味很小,模型呈现哑光黑色。

说明: 04.jpg

经过测试比较,当温度高于205℃表面会粗糙变形,当温度低于175℃时耗材不易融化发生断丝。

EASY 3D碳纤维耗材的最佳成形温度在190℃左右,范围为175~205℃。我们下面测试将采用190℃。

密度测试

我们设计打印了一个20mm宽的立方体,体积为8cm3。我们可通过测量重量,换算出材料的密度。

为了比较碳纤维耗材的特点,我们会横向比较PLA和ABS材料(随机抽选某品牌,不同品牌耗材密度可能会出现不一致,对比结果仅供参考)。

说明: 05.jpg

说明: 06.jpg

经过测量比对,它们的质量分别为【PLA】10.0g,【ABS】7.3g,【CF】9.5g。

换算过后,密度为【PLA】1.25g/cm3,【ABS】0.91g/cm3,【CF】1.19g/cm3。

实际密度 PLA > CF > ABS 。

(不同品牌PLA和ABS耗材密度可能会出现不一致,对比结果仅供参考)

硬度测试

硬度是材料的抗变形能力。为了让大家更直观了解,我们设计一个带有四个锥体和一个平面的测试模型,通过不同材料的互相挤压,对比出彼此的硬度。

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说明: 08.jpg

测试结果是CF几乎没有凹陷变形的痕迹,而ABS和PLA均被碳纤维压出凹痕。

实际硬度 CF > ABS > PLA 。

(不同品牌PLA和ABS耗材硬度可能会出现不一致,对比结果仅供参考)

强度测试

强度是耗材是否容易折断和变形的指数,我们通3D打印一样的测试条,进行对比试验。我们的测试条长120mm宽10mm高3mm,测试间隔为100mm。我们用很细的绳子拉折测试条的中部,并记录拉断瞬间的拉力。

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说明: 10.jpg

经过测试,PLA材料韧性很好,居然没有折断,仅仅折弯,可承受的拉力在500N以上。而我们的碳纤维耗材拉断力为347.8N,明显优于ABS的241.3N。

强度测试 PLA > CF > ABS 。

(不同品牌PLA和ABS耗材强度可能会出现不一致,对比结果仅供参考)

小编点评

这款耗材打破了国内没有碳纤维3D打印材料的局面。经过物理性能评测,EASY 3D碳纤维耗材具有很强的硬度和较强的强度,密度适中,可以再3D打印无人机模型等方面广泛应用。

同时我们也希望怡昇隆研发团队能够继续升级配方,改良脆性和韧度,使其性能相比PLA和ABS更加优越。

EASY 3D碳纤维耗材开辟了国内新的3D打印耗材种类,能够帮助我们3D打印出的模型有更多功能和应用。为了展现碳纤维FDM线材的出色性能,这种新材料可以3D打印出如一辆开源的遥控赛车/无人飞机等,具有一定实用价值和商业价值。有需要和感兴趣的朋友,可以进行订购。第一批产品已上市。这款线材的价位约人民币298 / 0.7KG。(1.75mm / 3.0mm)