اليوم، أتاحت تكنولوجيا التصنيع بالإضافة تشكيل المواد البلاستيكية الحرارية والمعادن والسيراميك والراتنجات الحساسة للضوء لتلبية احتياجات الصناعات المختلفة، مثل الطيران أو السيارات أو الطب الحيوي.

يمكن أيضًا طباعة المواد المركبة الحالية مثل المركبات المقواة بالألياف ثلاثية الأبعاد. يتمتع تعزيز المواد المركبة، عادة على شكل مسحوق أو خيوط، بخصائص ميكانيكية أفضل من مواد مونومر مادة البوليمر التقليدية، مثل الكثافة المنخفضة والصلابة العالية ومقاومة الصدمات، وبالتالي جذب المزيد والمزيد من الاهتمام للتصنيع الإضافي للمواد المركبة. مواد.

ستقدم هذه المقالة نصائح من خبراء المواد المركبة حول كيفية دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد المركبة في سلاسل الإنتاج المختلفة.

مركب مع جزيئات / مركب مع ألياف قصيرة / مركب مع ألياف طويلة

تشير المادة المركبة إلى فئة من المواد يتم فيها تركيب مرحلة ثانية أقوى في مادة المصفوفة لتحقيق تقوية كبيرة لمادة المصفوفة. وفقًا لنوع مادة المصفوفة، يمكن تقسيمها إلى مركبات مصفوفة بوليمرية، ومركبات مصفوفة سيراميكية ومركبات مصفوفة معدنية، تشير عادةً إلى مركبات مصفوفة بوليمرية معززة بالألياف. من بينها، ألياف الكربون والمواد المركبة المعززة بالألياف الزجاجية الأكثر استخدامًا، والألياف الزجاجية وألياف الكربون كمواد خفيفة الوزن عالية القوة بعد المركب بمواد البوليمر، يمكنها الحفاظ على ضوء المادة مع تحسين قوة وصلابة المادة بشكل كبير. يمكن تقسيم المركبات المقواة بالألياف إلى مركبات مقواة بالألياف الطويلة (ألياف مستمرة) ومركبات معززة بالألياف القصيرة (ألياف غير مستمرة) وفقًا لشكل ألياف الطور المقوى. تم استخدام البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الطيران والسيارات والسلع الرياضية نظرًا لخصائصه خفيفة الوزن وعالية القوة. إن البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP) ليس بنفس قوة البلاستيك المقوى بألياف الكربون، ولكن مقاومته الممتازة للتآكل وخصائصه العازلة تجعله مثاليًا لتطبيقات الصناعة الكهربائية.

مركبات LGF وLCF

ومن المهم أن نلاحظ هنا أن طريقة الطباعة ثلاثية الأبعاد تختلف أيضًا بشكل كبير باختلاف أنواع الألياف.

يمكن إضافة الألياف القصيرة مباشرة إلى مادة البوليمر الأساسية وتحضيرها إلى حرير بعد التوزيع الموحد.

تتطلب إضافة ألياف طويلة مستمرة طباعة وتطبيقًا منفصلين، ولكنها تتطلب استخدام طابعات ثلاثية الأبعاد خاصة.

بالمقارنة مع مواد تقوية الألياف القصيرة التي يمكن إضافتها إلى البوليمرات التقليدية، فإن مركبات الألياف المستمرة تكون أكثر تكلفة في الإنتاج ولكنها تتمتع بخصائص متفوقة. يمكن تصنيع المواد المركبة من الألياف المستمرة بعدة طرق، ولكن عادة ما تحتاج إلى وضعها طبقة بعد طبقة يدويًا وتتطلب استخدام قوالب باهظة الثمن ومعدات المعالجة. تتمثل ميزة الطباعة ثلاثية الأبعاد في أنه يمكن تحقيق التحضير التلقائي للمواد المركبة عن طريق إرسال ألياف مستمرة ومواد مصفوفة على التوالي من خلال فوهتين.

بالنسبة لعملية الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد المركبة، تحدد مادة المصفوفة ومادة الألياف معًا عملية الطباعة، مع الأخذ في الاعتبار أن العملية الحالية تحتوي على مجموعة واسعة جدًا من المواد المتاحة، لذلك يمكن لمعظم طابعات FDM تحقيق طباعة المواد المركبة من الألياف القصيرة. ومع ذلك، بالنسبة للمركبات المستمرة المعززة بالألياف، تمثل عملية FDM الشائعة تحديًا أكبر، لأنها تتضمن جهازًا يقوم بترسيب ألياف الكربون المستمرة على الركيزة من خلال فوهة ويقطعها حسب الحاجة، بالإضافة إلى أن إعداد الطابعة ثلاثية الأبعاد أمر بالغ الأهمية. يؤثر اتجاه قذف الألياف بشكل مباشر على اتجاه توزيع الألياف، ويحدد أيضًا الخواص الميكانيكية للمواد المركبة المطبوعة ثلاثية الأبعاد. لذلك، يجب أيضًا تصميم إعدادات الطابعة بعناية وفقًا للخصائص الميكانيكية للمادة المركبة المطلوبة. في المقابل، فإن اتجاه توزيع الألياف في المركبات المقواة بالألياف القصيرة يكون عشوائيًا نسبيًا، وبالتالي فإن اتجاه الطباعة له تأثير ضئيل على الخواص الميكانيكية للمركبات المقواة بالألياف القصيرة.

طباعة إف دي إم

تتمتع الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد المركبة بنفس مزايا الطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد الأخرى، ووقت إنتاج أقصر، واستهلاك أقل للمواد، وإمكانية إنشاء هياكل أكثر تعقيدًا.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد للمواد المركبة أن تنظم أداء الجزء المطبوع من خلال تصميم كيفية توزيع الألياف. وينطبق هذا بشكل خاص عند الطباعة باستخدام مركبات معززة بالألياف المستمرة. في ظل نفس ظروف التشغيل، يمكنها إنتاج أجزاء أخف عدة مرات من الأجزاء المعدنية. يعد تقليل الوزن أمرًا مهمًا بشكل خاص للتطبيقات عالية الأداء مثل الطيران والروبوتات والرياضة والرعاية الصحية، حيث أن الأجزاء الأخف وزنًا تعني استهلاكًا أقل للطاقة وتكاليف نقل أقل ومنتجات ذات جودة أعلى.

سيشهد استخدام المواد المطبوعة ثلاثية الأبعاد في السنوات القادمة تقدمًا كبيرًا من حيث الحجم والإنتاجية والخصائص الميكانيكية. يشير تحليل سوق SmarTech إلى أن سوق المواد المركبة العالمية سينمو بنسبة 22.3% خلال السنوات الخمس المقبلة.

لا تزال الطباعة ثلاثية الأبعاد لمركبات الألياف المستمرة تواجه بعض التحديات، ولكنها تدعم أيضًا التصميم الهيكلي الأكثر مرونة للحصول على مكونات مركبة ذات خصائص أفضل. على سبيل المثال، يمكن تحسين الأداء من خلال هيكل شبكي مقوى بالألياف، وتوجيه الألياف، والتعزيز المحلي وطرق التصميم الأخرى جنبًا إلى جنب مع سيناريوهات التطبيق الفعلية وتوزيع الأحمال للمكونات.

تأسست شركة Xiamen LFT Composite Plastic Co.، LTD في عام 2009، وهي مورد عالمي ذو علامة تجارية للمواد البلاستيكية الحرارية المقواة بالألياف الطويلة التي تدمج أبحاث وتطوير المنتجات (R&D)، والإنتاج وتسويق البيع. لقد حصلت منتجات LFT الخاصة بنا على شهادة نظام ISO9001&16949 وحصلت على الكثير من العلامات التجارية وبراءات الاختراع الوطنية، التي تغطي مجالات السيارات وقطع الغيار العسكرية والأسلحة النارية والفضاء والطاقة الجديدة والمعدات الطبية وطاقة الرياح والمعدات الرياضية وما إلى ذلك.