Reemplazo de piezas de aluminio con fibra de carbono impresa en 3D
Recientemente, una gran escasez de aluminio entre los proveedores de la industria ha provocado fuertes aumentos de precios. Desde enero de 2021, los precios del aluminio han aumentado en más del 50% y los expertos proyectan que los aumentos durarán los próximos dos años.
Según Jyske Bank, la escasez mundial de aluminio se remonta a un mayor consumo de material debido a tres factores:mayor gasto en bienes de consumo debido a los paquetes de estímulo, mayores inversiones en tecnología sostenible que dependen del uso de aluminio (como turbinas eólicas, energía eléctrica). automóviles) y la producción y el consumo de aluminio en China.
A la luz de esta escasez de aluminio, Markforged Carbon Fiber ofrece una alternativa adecuada, ya que muchos de nuestros clientes la utilizan para reemplazar piezas hechas de aluminio mecanizado. La fibra de carbono tiene la relación resistencia-peso más alta de nuestras fibras de refuerzo. Seis veces más fuerte y dieciocho veces más rígido que Onyx, el refuerzo de fibra de carbono se usa comúnmente para piezas que reemplazan al aluminio mecanizado.
Cuando se coloca en un material de base compuesta como Onyx, puede producir piezas tan resistentes como el aluminio 6061-T6. Como material, es extremadamente rígido y resistente, y las impresoras 3D Markforged pueden colocarlo automáticamente en una amplia variedad de geometrías para producir piezas optimizadas.
¿Qué es la fibra de carbono?
Las fibras de carbono están formadas por átomos de carbono organizados en fibras cristalinas largas de solo 5-10 micrones de diámetro. En la fabricación moderna, varios miles de fibras de carbono se agrupan en remolques y se combinan con otros materiales para formar un compuesto. Cuando se unen con una matriz de resina termoplástica o termoestable, los estopas de fibra de carbono pueden tomar varias formas para su uso en aplicaciones de ingeniería.
Las propiedades específicas del material de la fibra de carbono la hacen ideal para una amplia variedad de aplicaciones, que incluyen:
- Alta rigidez y resistencia a la tracción (tan fuerte como el aluminio)
- Densidad relativa mucho más baja que el acero y el aluminio
- Resistencia al calor y a los productos químicos
¿Qué hace que la fibra de carbono sea un reemplazo ideal para el aluminio?
Con el refuerzo continuo de fibra (CFR), la fibra de carbono puede lograr una resistencia similar al aluminio, con la capacidad de reemplazar componentes mecanizados en la aplicación. Esto se debe a su mayor rigidez, resistencia al impacto, resistencia al calor y durabilidad.
CFR permite flexibilidad en la forma en que los usuarios pueden implementar fibras continuas en sus piezas:los usuarios pueden controlar cuánta fibra de carbono se inserta en las piezas, así como también dónde se colocan específicamente los cables de fibra de carbono en las piezas.
Propiedades de la fibra de carbono
En comparación con el aluminio 6061, la fibra de carbono impresa en 3D tiene una relación resistencia-peso un 50% más alta en flexión y una relación 300% más alta en un momento de tracción. El refuerzo continuo de fibra de carbono se ha utilizado para crear plantillas / accesorios conformados y herramientas especiales para algunas de las empresas mundiales más grandes y prestigiosas hasta piezas de uso final únicas para aplicaciones de deportes de motor de alta gama.
Además, la fibra de carbono reforzada tiene una resistencia a la flexión de 540 MPa, en comparación con el aluminio 6061-T6 (<480 MPa).
Haga clic aquí para obtener un resumen completo de las medidas de resistencia de la fibra de carbono.
¿Cómo funciona la impresión con fibra de carbono?
Las impresoras forjadas comienzan formando la capa exterior y el relleno de la pieza con Onyx, un termoplástico relleno con fibras de carbono cortadas de hebra corta. Este paso del proceso se conoce como fabricación de filamentos fundidos (FFF).
Luego se usa una boquilla secundaria para incrustar Refuerzo de Fibra Continua (CFR) de hebra larga, reforzando selectivamente el perímetro, características seleccionadas o capas enteras de la pieza. Con CFR, las piezas se pueden reforzar estratégicamente de diferentes formas para adaptarse a diferentes condiciones de carga específicas.
Recursos
Impresión 3d
- Fibra de carbono
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