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在3D打印領(lǐng)域，與碳纖維填充3D打印材料等復(fù)合材料相比，市場份額占據(jù)最大的材料是光致聚合物。為了能夠與傳統(tǒng)材料競爭，這些復(fù)合材料使3D打印成為一種可行的技術(shù)并取代更傳統(tǒng)的工藝所必需的。

通過在基材中添加增強碳纖維材料，可以增加強度和尺寸穩(wěn)定性，同時保持印刷品的輕量化。它是鈦等昂貴材料的一種經(jīng)濟(jì)有效的替代品。3D打印復(fù)合材料也是汽車和航空航天應(yīng)用中最受歡迎的產(chǎn)品之一。目前，在3D打印過程中引入碳纖維的方法仍然受到限制。本文主要將介紹了碳纖維應(yīng)用3D打印領(lǐng)域幾項實用技術(shù)技巧。

目前，在3D打印中使用碳纖維材料的最簡單技術(shù)是CFRP長絲，它可以通過FFF技術(shù)或熔融絲制造來擠出，具有此特定技術(shù)的3D打印機并不昂貴。碳纖維長絲通過注入到另一種3D打印材料中進(jìn)行增強，這樣做可以改善其性能，常用的3D打印材料包括聚碳酸酯、ABS、尼龍、PETG和PLA等。

碳纖維使3D打印材料更堅固。使用這種材料制作的印刷品也更輕、尺寸更穩(wěn)定，此外碳纖維有助于防止任何部分在打印冷卻時收縮。當(dāng)碳纖維用于3D打印時主要優(yōu)缺點如下所示：

CFRP材料的擠出速率、粘附力、速度和打印溫度等打印設(shè)置與基礎(chǔ)材料的常規(guī)設(shè)置相似。如果使用的是碳纖維PLA，則可以嘗試使用PLA的打印設(shè)置。但是，必須注意，由于添加了碳纖維，這種材料可能會堵塞擠出機，因此可能需要專門為此目的設(shè)計的硬件，以避免損壞3D打印機。

以下是一些技巧可以幫助減少使用碳纖維3D打印機時遇到常見問題，其中一些問題包括噴嘴磨損或擠出機堵塞。

使用由硬化鋼制成的噴嘴

碳纖維進(jìn)行3D打印時極易磨損。在大多數(shù)情況下，與通常由黃銅制成的典型3D打印機中的噴嘴相比，纖維要硬得多。如果繼續(xù)使用黃銅噴嘴，則打印機出現(xiàn)故障只是時間問題。

為解決此問題，可升級到由硬化鋼制成的噴嘴。使用這種類型的噴嘴，可以確保它可以承受碳纖維帶來的磨損。但與黃銅噴嘴相比，該噴嘴的缺點是導(dǎo)熱性較低。

此外，通過將擠出機的溫度設(shè)置比通常設(shè)置高40°C，這也將有助于減少堵塞，也可以降低風(fēng)扇速度，以免硬化的鋼噴嘴出現(xiàn)任何熱問題。

調(diào)整縮進(jìn)設(shè)置以防止堵塞

碳纖維絲含有很少會熔化的纖維。因此，堵塞噴嘴的幾率更高。但是，可以通過減少縮回距離來解決此問題。

除此之外，還可以完全禁用撤消操作，這是因為它會增加擠出機組件內(nèi)部纖維堆積的可能性，減少或禁用撤消設(shè)置可以幫助解決堵塞問題。

降低打印速度以獲得更一致的打印

當(dāng)使用較慢的打印速度時，這可能對碳纖維打印是有利的，因為這意味著減少了擠出機的工作量。除此之外，小障礙物可以在開始成形時被擠出鋼噴嘴。

可以試著將打印速度降低約25％至50％，并觀察設(shè)置最適合的3D打印材料的參數(shù)。在獲得正確的設(shè)置之前，可能需要進(jìn)行幾次嘗試，但是進(jìn)行設(shè)置時，將獲得更好、更一致的打印效果。

使用導(dǎo)絲路徑

與基礎(chǔ)材料相比，碳纖維長絲有變脆的趨勢。如果將其用力擰緊甚至在打印機框架的鋒利邊緣上摩擦，則很可能會卡住。

這就需要確保從閥芯到噴嘴的路徑具有平緩的曲線，不應(yīng)有任何可以在表面上拖動物料的尖銳轉(zhuǎn)彎或空間，可以使用PTFE導(dǎo)管。另外，還應(yīng)確保線軸位于可減少破損機會的區(qū)域。

其他實用技巧

可以使用直徑較大的噴嘴，例如0.5mm或更大。這些將不太可能出現(xiàn)堵塞問題，從而可以輕松地通過這個較大的噴嘴安裝。

如果僅打印一到兩層后就出現(xiàn)噴嘴堵塞的問題，則可以增加第一層的高度。因為，當(dāng)噴嘴靠近印刷床時，在打印各層時會導(dǎo)致背壓增加，從而導(dǎo)致纖維堆積。