延伸閱讀：新技術(shù)：碳纖維3D打?。ǘ?/a>

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自1970年代以來，由于碳纖維具有很高的強度重量比和剛度，因此已被用作相對便宜的替代金屬，如鈦材料等。因此，尋找一種用碳纖維和其他增強材料進(jìn)行3D打印的方法已成為增材制造領(lǐng)域許多初創(chuàng)企業(yè)和成熟制造商的目標(biāo)。

魔猴網(wǎng)將在簡短的系列文章中研究這種奇妙的材料，該材料跟蹤碳纖維的根源和生命周期，如何在制造中使用碳纖維以及如何將其編織到3D打印中。要了解在3D打印中如何使用碳纖維增強材料以及為什么使用碳纖維增強材料，有助于了解碳纖維增強材料在傳統(tǒng)制造中的使用方式以及碳纖維零件的制造方式。

全球碳纖維技術(shù)發(fā)展情況

BMW i3的碳纖維底盤。

如果您是狂熱的網(wǎng)球運動員或騎自行車者，則可能已投資購買了碳纖維球拍或自行車車架。還有，您可能會開車經(jīng)過經(jīng)過碳纖維增強混凝土改造的橋梁。

碳纖維的制造方法

碳纖維可以繞成卷軸，也就是所謂的“絲束”，然后以這種形式使用。但是，更常見的是將其編織成薄板。然后將這些薄板與聚合物樹脂基體結(jié)合在一起，制成CFRP零件。發(fā)生這種情況的方式很大程度上取決于要制造的組件類型?？梢詫⑻祭w維板放入模具中，然后在模具中填充樹脂并加熱或暴露在空氣中直至變硬?；蛘?，可以在模具上襯上增強纖維布，然后將其放入充滿樹脂的真空袋中。這些過程通常是勞動密集型的，這就是為什么要進(jìn)行批量生產(chǎn)時，使用金屬模具將基體材料和碳纖維材料沖壓在一起的原因。使用預(yù)浸材料可以加快這些過程。預(yù)浸料使用增強纖維，該增強纖維已被聚合物基質(zhì)浸透，并且易于部署。

各向異性

值得一提的是碳纖維表現(xiàn)出各向異性（方向相關(guān)）的特性。考慮一下一塊纖維增強材料，例如一塊木板，這是最有幫助的：沿紋理最硬。因此，在制造增強布時，碳纖維經(jīng)常以縱橫交錯的方式編織。隨著我們了解將碳纖維引入3D打印的各種方法（例如，與連續(xù)碳纖維相比，短切碳纖維的強度），這一特性將發(fā)揮作用。

3D打印中的碳纖維

在碳纖維3D打印的整個世界中都可以找到許多上述技術(shù)和應(yīng)用。用于纖維增強的3D打印的一些新興方法嚴(yán)重依賴于預(yù)浸料，而其他方法則使用絲束。在第二部分中，我們將專門研究當(dāng)前用于碳纖維3D打印的各種技術(shù)。