오늘날 적층 가공 기술을 통해 항공우주, 자동차, 생물의학 등 다양한 산업의 요구 사항을 충족하는 열가소성 소재, 금속, 세라믹 및 감광성 수지를 형성할 수 있게 되었습니다.

섬유 강화 복합재와 같은 현재 복합 재료도 3D 프린팅이 가능합니다. 일반적으로 분말 또는 필라멘트 형태의 복합 재료 강화는 기존 고분자 재료 모노머 재료보다 낮은 밀도, 높은 강성 및 내충격성과 같은 기계적 특성이 우수하므로 복합 재료의 적층 제조에 점점 더 많은 관심을 끌고 있습니다. 재료.

이 기사에서는 복합재 3D 프린팅을 다양한 생산 체인에 통합하는 방법에 대해 복합재 전문가의 조언을 제공합니다.

입자와 복합체 / 단섬유와 복합체 / 장섬유와 복합체

복합 재료는 매트릭스 재료의 상당한 강화를 달성하기 위해 더 강한 두 번째 상이 매트릭스 재료에 혼합되는 재료 종류를 의미합니다. 매트릭스의 재료 유형에 따라 폴리머 매트릭스 복합재, 세라믹 매트릭스 복합재 및 금속 매트릭스 복합재로 나눌 수 있으며 일반적으로 섬유 강화 폴리머 매트릭스 복합재를 말합니다. 그 중 가장 일반적으로 사용되는 탄소섬유 및 유리섬유 강화 복합재료인 유리섬유와 탄소섬유는 고분자 소재와 복합시킨 후 경량 고강도 소재로 소재의 강도와 강성을 크게 향상시키면서 소재의 경량성을 유지할 수 있다. 섬유 강화 복합재료는 강화상 섬유의 형태에 따라 장섬유(연속 섬유) 강화 복합재료와 단섬유(비연속 섬유) 강화 복합재료로 나눌 수 있습니다. 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 가볍고 고강도 특성으로 인해 항공우주, 자동차, 스포츠용품 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)은 CFRP만큼 강하지는 않지만 내식성과 유전 특성이 뛰어나 전기 산업 응용 분야에 이상적입니다.

LGF&LCF 화합물

여기서 3D 프린팅 방식이 섬유 유형에 따라 크게 다르다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

단섬유는 매트릭스 고분자 소재에 직접 첨가하여 균일하게 분포시킨 후 실크로 제조할 수 있습니다.

연속된 장섬유를 추가하려면 별도의 프린팅과 적용이 필요하지만 특수 3D 프린터를 사용해야 합니다.

기존 폴리머에 첨가할 수 있는 단섬유 보강재에 비해 연속섬유 복합재는 생산 비용이 더 비싸지만 우수한 특성을 갖습니다. 연속섬유의 복합재료는 다양한 방법으로 제조할 수 있지만 일반적으로 손으로 한 겹씩 쌓아야 하고 값비싼 금형과 경화 장비를 사용해야 한다. 3D 프린팅의 장점은 두 개의 노즐을 통해 각각 연속 섬유와 매트릭스 재료를 보내 복합 재료의 자동 준비를 달성할 수 있다는 것입니다.

복합 재료의 3D 프린팅 프로세스의 경우 현재 프로세스에 사용 가능한 재료가 매우 광범위하다는 점을 고려하여 매트릭스 재료와 섬유 재료가 함께 프린팅 프로세스를 결정하므로 대부분의 FDM 프린터는 단섬유 복합 재료의 프린팅을 실현할 수 있습니다. 그러나 연속 섬유 강화 복합재의 경우 일반적인 FDM 공정은 노즐을 통해 연속 탄소 섬유를 기판에 증착하고 필요에 따라 절단하는 장치를 포함하고 3D 프린터 설정이 중요하기 때문에 더 큰 과제를 제시합니다. 섬유 압출 방향은 섬유 분포 방향에 직접적인 영향을 미치며 3D 프린팅 복합 재료의 기계적 특성도 결정합니다. 따라서 프린터의 설정도 필요한 복합재료의 기계적 특성에 따라 신중하게 설계되어야 합니다. 대조적으로, 단섬유 강화 복합재의 섬유 분포 방향은 상대적으로 무작위이므로 인쇄 방향은 단섬유 강화 복합재의 기계적 특성에 거의 영향을 미치지 않습니다.

FDM 인쇄

복합재료의 3D 프린팅은 다른 재료의 3D 프린팅과 동일한 장점을 가지고 있으며 생산 시간이 단축되고 재료 소비가 적으며 구조가 더 복잡해질 수 있습니다.

또한 복합재료의 3D 프린팅은 섬유의 분포 방식을 설계하여 프린팅된 부품의 성능을 조절할 수 있습니다. 이는 연속 섬유 강화 복합재로 프린팅할 때 특히 그렇습니다. 동일한 작동 조건에서 금속 부품보다 몇 배 더 가벼운 부품을 생산할 수 있습니다. 중량 감소는 항공우주, 로봇 공학, 스포츠, 의료 등 고성능 응용 분야에서 특히 중요합니다. 부품이 가벼워지면 에너지 소비가 적고 운송 비용이 낮아지며 제품 품질이 높아지기 때문입니다.

향후 3D 프린팅 복합재의 사용은 크기, 생산성 및 기계적 특성 측면에서 상당한 진전을 보일 것입니다. SmarTech 시장 분석에 따르면 글로벌 복합재 시장은 향후 5년간 22.3% 성장할 것으로 예상됩니다.

연속 섬유 복합재의 3D 프린팅은 여전히 ​​몇 가지 과제에 직면해 있지만 더 나은 특성을 가진 복합재 구성 요소를 얻기 위해 보다 유연한 구조 설계도 지원합니다. 예를 들어, 섬유 강화 격자 구조, 섬유 조향, 국부 강화 및 기타 설계 방법을 실제 적용 시나리오 및 부품의 부하 분산과 결합하여 성능을 최적화할 수 있습니다.

Xiamen LFT Composite Plastic Co.,LTD는 2009년에 설립되었으며 제품 연구 개발(R&D), 생산 및 판매 마케팅을 통합하는 장섬유 강화 열가소성 재료의 세계적인 브랜드 공급업체입니다. 당사의 LFT 제품은 ISO9001&16949 시스템 인증을 통과했으며 자동차, 군사 부품 및 총기, 항공우주, 신에너지, 의료 장비, 풍력 에너지, 스포츠 장비 등의 분야를 포괄하는 많은 국가 상표 및 특허를 획득했습니다.