【技术干货】碳纤维连续长丝3D打印技术及实用技巧

在3D打印领域，与碳纤维填充3D打印材料等复合材料相比，市场份额占据最大的材料是光致聚合物。为了能够与传统材料竞争，这些复合材料使3D打印成为一种可行的技术并取代更传统的工艺所必需的。

通过在基材中添加增强碳纤维材料，可以增加强度和尺寸稳定性，同时保持印刷品的轻量化。它是钛等昂贵材料的一种经济有效的替代品。3D打印复合材料也是汽车和航空航天应用中最受欢迎的产品之一。目前，在3D打印过程中引入碳纤维的方法仍然受到限制。本文主要将介绍了碳纤维应用3D打印领域几项实用技术技巧。

目前，在3D打印中使用碳纤维材料的最简单技术是CFRP长丝，它可以通过FFF技术或熔融丝制造来挤出，具有此特定技术的3D打印机并不昂贵。碳纤维长丝通过注入到另一种3D打印材料中进行增强，这样做可以改善其性能，常用的3D打印材料包括聚碳酸酯、ABS、尼龙、PETG和PLA等。

碳纤维使3D打印材料更坚固。使用这种材料制作的印刷品也更轻、尺寸更稳定，此外碳纤维有助于防止任何部分在打印冷却时收缩。当碳纤维用于3D打印时主要优缺点如下所示：

CFRP材料的挤出速率、粘附力、速度和打印温度等打印设置与基础材料的常规设置相似。如果使用的是碳纤维PLA，则可以尝试使用PLA的打印设置。但是，必须注意，由于添加了碳纤维，这种材料可能会堵塞挤出机，因此可能需要专门为此目的设计的硬件，以避免损坏3D打印机。

以下是一些技巧可以帮助减少使用碳纤维3D打印机时遇到常见问题，其中一些问题包括喷嘴磨损或挤出机堵塞。

使用由硬化钢制成的喷嘴

碳纤维进行3D打印时极易磨损。在大多数情况下，与通常由黄铜制成的典型3D打印机中的喷嘴相比，纤维要硬得多。如果继续使用黄铜喷嘴，则打印机出现故障只是时间问题。

为解决此问题，可升级到由硬化钢制成的喷嘴。使用这种类型的喷嘴，可以确保它可以承受碳纤维带来的磨损。但与黄铜喷嘴相比，该喷嘴的缺点是导热性较低。

此外，通过将挤出机的温度设置比通常设置高40°C，这也将有助于减少堵塞，也可以降低风扇速度，以免硬化的钢喷嘴出现任何热问题。

调整缩进设置以防止堵塞

碳纤维丝含有很少会熔化的纤维。因此，堵塞喷嘴的几率更高。但是，可以通过减少缩回距离来解决此问题。

除此之外，还可以完全禁用撤消操作，这是因为它会增加挤出机组件内部纤维堆积的可能性，减少或禁用撤消设置可以帮助解决堵塞问题。

降低打印速度以获得更一致的打印

当使用较慢的打印速度时，这可能对碳纤维打印是有利的，因为这意味着减少了挤出机的工作量。除此之外，小障碍物可以在开始成形时被挤出钢喷嘴。

可以试着将打印速度降低约25％至50％，并观察设置最适合的3D打印材料的参数。在获得正确的设置之前，可能需要进行几次尝试，但是进行设置时，将获得更好、更一致的打印效果。

使用导丝路径

与基础材料相比，碳纤维长丝有变脆的趋势。如果将其用力拧紧甚至在打印机框架的锋利边缘上摩擦，则很可能会卡住。

这就需要确保从阀芯到喷嘴的路径具有平缓的曲线，不应有任何可以在表面上拖动物料的尖锐转弯或空间，可以使用PTFE导管。另外，还应确保线轴位于可减少破损机会的区域。

其他实用技巧

可以使用直径较大的喷嘴，例如0.5mm或更大。这些将不太可能出现堵塞问题，从而可以轻松地通过这个较大的喷嘴安装。

如果仅打印一到两层后就出现喷嘴堵塞的问题，则可以增加第一层的高度。因为，当喷嘴靠近印刷床时，在打印各层时会导致背压增加，从而导致纤维堆积。