【技术干货】碳纤维3D打印技术完整指南（一）：碳纤维概述

碳纤维3D打印材料非常坚固，但又非常轻，因此已经越来越多地用于创建高质量的原型。在3D打印过程中，碳纤维通常需要注入标准的PLA或ABS树脂中，但有时也会使用PET、尼龙和聚碳酸酯PC等作为增强基体。

本系列文章主要介绍了3D打印用碳纤维的特性、碳纤维3D打印优势及应用等情况，而本文则首先概述了碳纤维特性及适于3D打印的原因。

1、碳纤维概述

碳纤维与凯夫拉纤维、玻璃纤维一样，是最常见的复合材料用增强纤维之一。碳纤维因高比强度、高比模量、低密度而著称，因而被认为有可能取代较重的钢制零件。

碳纤维的应用使得轻量化效果极为显著，据预测，未来碳纤维将会使汽车重量减轻50%，燃油效率提高35%——在每辆汽车的寿命内，平均为司机节省5000美元。

碳纤维通常制成片材，用于制造汽车、自行车、运动器材等

碳纤维3D打印材料往往是由连续碳纤维经过切割成短切纤维，然后通过适应3D打印机的喷嘴，并与标准塑料基体混合使用。与短切碳纤维3D打印技术相比，使用连续碳纤维进行3D打印仍面临一些技术瓶颈，尤其是大批量生产效率等问题有待解决。

大多数碳纤维3D打印是通过使用FDM三维打印机或类似的技术进行逐层打印，从而满足工业和生产者需求，但有些SLS 3D打印机可以打印碳纤维增强尼龙粉末。

2、碳纤维的3D打印性能

为了适合标准的0.4毫米或更大的喷嘴，碳纤维需要切割成短切碳纤维，而不是使用其他行业常用的连续碳纤维。即便如此，它们也比其他标准材料更容易堵塞喷嘴。

碳纤维不仅强度高、重量轻，而且具有很强的耐热性和尺寸稳定性。基于系列优异的特性，它在3D打印结束后不会遇冷收缩，从而实现了精确、清晰的成品打印。

如上所述，碳纤维会破坏标准的黄铜喷嘴，因为碳纤维比黄铜坚硬。因此，对于碳纤维3D打印，需要一个硬化的钢制喷嘴，甚至是一个红宝石喷嘴。

硬化钢喷嘴的导热性往往低于黄铜喷嘴，因此需要提高3D打印温度才能达到相同的效果。如果通常在190°C下打印PLA，则需要在220-230°C下混合碳纤维。但是，这取决于使用的纤维和设备类型。

红宝石材质喷嘴（左）与钢喷嘴（右）相比，可进行碳纤维3D打印