Sprievodca 3D tlače kompozitov

Zrejme ste si všimli, že stále viac firiem využívajú 3D tlač kompozitov pre výrobu súčiastok. Hoci sa tento pojem používa čoraz častejšie sa niekto môže pozastavovať nad tým, čo sú vlastne kompozity a prečo sa používajú v aditívnej výrobe.

Spoločnosť IDTechEx, vydala štúdiu, ktorá predpokladá nárast podielu 3D tlače kompozitov na 1,73 miliardy USD v nasledujúcich desiatich rokoch.

Vo všeobecnosti za kompozit môžme považovať aj betón, kedže pozostáva z rôznych druhov materiálov. Avšak z technického hľadiska, ak rozprávame o kompozitoch, máme na mysli materiál, ktorý je vystužený vláknami. Aj ked vlákna sú veľmi užitočné ak sa skominujú s iným materiálom, takmer nikdy sa nevyužívajú samostatne. Namiesto toho sa pridávajú do štruktúry materiálu vo forme krátkych vlákien. Jedným z najpoužívanejších druhov vlákien využívaných v 3D tlači sú uhlíkové vlákna, z toho dôvodu, že majú najvyšší pomer pevnosti voči hmotnosti.

Prečo vystužujeme materiál vláknami?

Kompozity sú extrémne výhodné pri navrhovaní a výrobe ľahkých ale pevných súčiastok. Vlákna dodávajú materiálu pevnosť bez výrazného zvýšenia hmotnosti. Existujú dva druhy vystuženia vláknami:

• krátke vlákna
• kontinuálne vlákna

Krátke vlákna sú vlákna, ktoré sú nasekané na segmenty s dĺžkou kratšou ako 1 mm a sú priemišané do tradičných termoplastických materiálov, z dôvodu zvýšenia tuhosti a v konečnom dôsledku aj pevnosti materiálu. Tieto nasekané vlákna môžu byť skombinované s materiálmi ako nylon, ABS alebo PLA. Jednotliví výrobcovia pridávajú rôzne množstvá vláken do plastov, čo má za následok rôzne vlastnosti materiálov. Najlepšie vlastnosti však materiál získa pri využití kontinuálneho vystuženia vláknami. Proces výroby súčiastok z takéhoto druhu kompozitu nie je taký jednoduchý ako pri kompozitoch s krátkymi vláknami. Vlákno musí byť integrované súčasne s tavením termoplastu. Vlákna môžu byť ukladané v rôznych smeroch pre dosiahnutie vyššej pevnosti v smere najväčšieho namáhania. Niektorí výrobcovia tvrdia, že pri využití vystuženia kontinuálnymi vláknami sa pevnosť súčiastky môže blížiť oceli. Pokiaľ ide o dostupnosť kompozitov na trhu, filamenty s uhlíkovými vláknami sú bez pochyby najpopulárnejšie. Sklolaminát je tiež hojne používaný v plastoch vystužených vláknami. Sklolaminát je žiaruvzdorný a pevný syntetický materiál, ktorý sa v priemysle často využíva. Použitím sklolaminátu dosiahneme cenovo dostupný materiál, ktorým dodáme plastom pevnosť a odolnosť voči nárazom.

Aké tecnhológie sú momentálne na trhu?

Tlač kompozitných materiálov bola cieľom mnohých start-upov v sfére 3D tlače. V posledných rokoch sme zaznamenali zvýšenie podielu strojov a technológií na trhu, čo umožnilo využívanie kompozitov v nových sférach ako napríklad aerospace a automotive.

Autor: Michal Paľo