Aplicarea armăturii continue de fibre de carbon
Principiul utilizării armăturii de fibre în materiale compozite este că fibrele de armare sunt, în general, mai rezistente la uzură, mai puternice și au proprietăți mecanice mai bune decât materialul matricei. Atunci când compozitele sunt supuse de leziuni de îndoire sau forfecare, fibrele de armare sunt scoase din matrice și absorb energia din sarcinile aplicate. Într-un anumit interval de lungime, fibrele mai lungi absoarbe mai multă energie în timpul extragerii, crescând rezistența compozitului. Pentru compozitele cu același conținut de volum, fibrele individuale mai lungi înseamnă mai puține fibre, reducând concentrația de stres și îmbunătățind performanța generală. În plus, fibrele de carbon continue, mai lungi, asigură o mai bună lubrifiere, reducerea frecării și uzurii și scăderea formării de resturi abrazive.
Datorită limitărilor de scule, componentele complexe de termoplastic armat cu fibre de carbon (CFRTP) sunt de obicei unite în mai multe piese, ceea ce face ca articulațiile să fie cele mai slabe puncte. Calitatea articulațiilor afectează în mod direct rezistența la oboseală și durata de viață a componentelor CFRTP. Metodele comune de îmbinare includ îmbinarea mecanică, cimentarea și sudarea. Sudarea, care utilizează proprietățile secundare de topire ale rășinii termoplastice, oferă o rezistență a articulației mai bună și o adaptabilitate a mediului decât lipirea adezivă și evită concentrația de tensiune din articulațiile mecanice. Sudarea este, de asemenea, mai rapidă și mai ușor de automatizat.
Sudarea cu laser, o metodă fără contact, oferă viteză mare, rezistență ridicată, stres de vibrație scăzută și adecvare pentru structuri complexe, care arată perspective bune pentru sudarea CFRTP. Cercetări recente au explorat tehnologia de aderare la penetrarea laserului și tehnologia de aderare directă laser. Sudarea penetrării cu laser se poate alătura rășinilor transparente, CFRTP, rășini opace și materiale metalice. Institutul de Materiale Ningbo, Academia Chineză de Științe, a folosit tehnologia de îmbinare directă cu laser pentru a se alătura CFRTP cu oțel inoxidabil și aliaj de aluminiu și a constatat că rezistența comună a depășit -o pe cea a matricei de rășină, deși calitatea articulațiilor are nevoie de îmbunătățiri.
Cercetările actuale de imprimare 3D asupra compozitelor termoplastice armate cu fibre de carbon se concentrează în principal pe fibre de carbon scurte, cu o cercetare limitată asupra fibrelor continue de carbon și a aderenței slabe a intermediarului, care afectează performanța de îndoire.
Spre deosebire de tehnologia tradițională FDM, un nou design de imprimare utilizează acid polilactic (PLA) ca matrice termoplastică și fibre continue de carbon ca întărire. Deprimul includ un motor de extrudare, un bloc de încălzire, tubul din fibră de carbon și duză. În timpul imprimării, materialul termoplastic se topește, iar fibrele de carbon fuzionează cu materialul topit, care este propulsat de motorul de extrudare și extrudat din duză. Acest proces permite imprimarea 3D a compozitelor termoplastice armate din fibră de carbon continuă.
