Ersetzen von Aluminiumteilen durch 3D-gedruckte Kohlefaser
In letzter Zeit hat eine große Aluminiumknappheit bei den Zulieferern der Industrie zu starken Preiserhöhungen geführt. Seit Januar 2021 sind die Aluminiumpreise um über 50 % gestiegen, und Experten gehen davon aus, dass die Erhöhungen die nächsten zwei Jahre anhalten werden.
Laut Jyske Bank ist die weltweite Aluminiumknappheit auf einen erhöhten Materialverbrauch aufgrund von drei Faktoren zurückzuführen:erhöhte Konsumgüterausgaben aufgrund von Konjunkturpaketen, verstärkte Investitionen in nachhaltige Technologien, die auf den Einsatz von Aluminium angewiesen sind (z Autos) und die chinesische Produktion und der Verbrauch von Aluminium.
Angesichts dieser Aluminiumknappheit bietet Markforged Carbon Fiber eine geeignete Alternative, da viele unserer Kunden damit Teile aus bearbeitetem Aluminium ersetzen. Carbon Fiber hat das höchste Festigkeits-Gewichts-Verhältnis unserer Verstärkungsfasern. Sechsmal stärker und achtzehnmal steifer als Onyx, wird die Kohlefaserverstärkung häufig für Teile verwendet, die bearbeitetes Aluminium ersetzen.
Wenn es in ein Verbundwerkstoff-Basismaterial wie Onyx gelegt wird, kann es so starke Teile wie 6061-T6-Aluminium ergeben. Als Material ist es extrem steif und fest und kann von Markforged 3D-Druckern automatisch in den unterschiedlichsten Geometrien abgelegt werden, um optimierte Teile herzustellen.
Was ist Kohlefaser?
Kohlenstofffasern bestehen aus Kohlenstoffatomen, die zu langen, kristallinen Fasern mit einem Durchmesser von nur 5 bis 10 Mikrometern organisiert sind. In der modernen Fertigung werden mehrere Tausend Carbonfasern zu Kabeln gebündelt und mit anderen Materialien zu einem Verbundstoff verbunden. Wenn sie mit einer thermoplastischen oder duroplastischen Harzmatrix verbunden sind, können Kohlefaserkabel verschiedene Formen für den Einsatz in technischen Anwendungen annehmen.
Die spezifischen Materialeigenschaften der Kohlefaser machen sie ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter:
- Hohe Steifigkeit und Zugfestigkeit (so stark wie Aluminium)
- Weitere relative Dichte als Stahl und Aluminium
- Beständigkeit gegen Hitze und Chemikalien
Was macht Kohlefaser zu einem idealen Ersatz für Aluminium?
Durch die Verwendung von Continuous Fiber Reinforcement (CFR) kann Kohlefaser eine ähnliche Festigkeit wie Aluminium erreichen und kann maschinell bearbeitete Komponenten in der Anwendung ersetzen. Dies liegt an seiner verbesserten Steifigkeit, Schlagzähigkeit, Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit.
CFR bietet Flexibilität bei der Implementierung von Endlosfasern in ihre Teile – Benutzer können steuern, wie viel Kohlefaser in die Teile eingefügt wird und wo speziell in den Teilen die Kohlefaserkabel platziert werden.
Eigenschaften von Kohlefaser
Im Vergleich zu 6061 Aluminium hat 3D-gedruckte Kohlefaser ein um 50 % höheres Festigkeits-Gewichts-Verhältnis beim Biegen und ein 300 % höheres Verhältnis beim Zugmoment. Durchgehende Kohlefaserverstärkungen wurden verwendet, um konforme Vorrichtungen/Vorrichtungen und Spezialwerkzeuge für einige der größten und renommiertesten globalen Unternehmen bis hin zu einmaligen Endverwendungsteilen für High-End-Motorsportanwendungen herzustellen.
Darüber hinaus hat verstärkte Kohlefaser eine Biegefestigkeit von 540 MPa im Vergleich zu 6061-T6-Aluminium (<480 MPa).
Klicken Sie hier, um einen umfassenden Überblick über die Festigkeitsmessungen von Carbonfasern zu erhalten.
Wie funktioniert Kohlefaserdruck?
Markforged-Drucker beginnen mit der Formung der Außenhülle und der Füllung des Teils mit Onyx, einem thermoplastischen Kunststoff, der mit kurzsträngigen, geschnittenen Kohlefasern gefüllt ist. Dieser Prozessschritt wird als Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet.
Eine sekundäre Düse wird dann verwendet, um langsträngige kontinuierliche Faserverstärkung (CFR) einzubringen, die selektiv den Umfang, ausgewählte Merkmale oder ganze Schichten des Teils verstärkt. Mit CFR können Teile auf unterschiedliche Weise strategisch verstärkt werden, um unterschiedlichen spezifischen Belastungsbedingungen gerecht zu werden.
Ressourcen
3d Drucken
- Kohlenstofffasern
- Drucken der Sicherung 1 mit der Sicherung 1
- Kohlenstoff im Vergleich zu Aluminium:Warum sie verwendet werden und wie sie sich unterscheiden
- Vergleich gängiger Herstellungsmethoden von Kohlefaserteilen
- Kohlefaser in Autos:Von Aftermarket-Teilen bis hin zu ganzen Fahrzeugen
- Was ist Kohlefaser?
- 3D-Druck mit hochfestem Material – Kohlefaser-Nylon-Verbundstoff
- Ist Kohlefaser leitfähig?
- Bentley bringt Bentayga mit den weltgrößten Carbonlaufrädern auf den Markt
- Renndrohne mit vollständig geschlossenem Kohlefaser-Monocoque