アルミニウム部品を3Dプリントされたカーボンファイバーに置き換える
最近、業界のサプライヤーの間でアルミニウムが大幅に不足しているため、価格が急騰しています。 2021年1月以降、アルミニウムの価格は50％以上上昇し、専門家のプロジェクトは今後2年間続くと予測しています。
Jyske Bankによると、世界的なアルミニウム不足は、刺激策による消費財への支出の増加、アルミニウムの使用に依存する持続可能な技術への投資の増加（風力タービン、電気など）による材料消費の増加に起因する可能性があります。車）と中国のアルミニウムの生産と消費。
このアルミニウム不足を考慮して、Markforgedカーボンファイバーは、多くのお客様が機械加工されたアルミニウムで作られた部品の代わりに使用するため、適切な代替品を提供します。炭素繊維は、当社の強化繊維の中で最も高い強度対重量比を持っています。オニキスの6倍の強度と18倍の剛性を備えたカーボンファイバー補強材は、機械加工されたアルミニウムの代わりに一般的に使用されています。
Onyxのような複合ベース材料に配置すると、6061-T6アルミニウムと同じくらい強い部品を生み出すことができます。素材としては非常に硬くて丈夫で、Markforged 3Dプリンターでさまざまな形状に自動的に配置して、最適化された部品を製造できます。
炭素繊維とは何ですか？
炭素繊維は、直径がわずか5〜10ミクロンの長い結晶性繊維に組織化された炭素原子で構成されています。現代の製造では、数千本の炭素繊維がトウに束ねられ、他の材料と組み合わされて複合材料を形成します。熱可塑性または熱硬化性樹脂マトリックスと結合すると、炭素繊維トウはエンジニアリングアプリケーションで使用するためにさまざまな形をとることができます。
炭素繊維の特定の材料特性により、次のようなさまざまな用途に最適です。
- 高い剛性と引張強度（アルミニウムと同じくらい強い）
- 鋼やアルミニウムよりもはるかに低い相対密度
- 熱および化学薬品に対する耐性
カーボンファイバーがアルミニウムの理想的な代替品となる理由
連続繊維強化（CFR）を使用すると、炭素繊維はアルミニウムと同様の強度を実現し、アプリケーションで機械加工されたコンポーネントを置き換えることができます。これは、剛性、耐衝撃性、耐熱性、耐久性が向上しているためです。
CFRを使用すると、ユーザーがパーツに連続繊維を実装する方法に柔軟性を持たせることができます。ユーザーは、パーツに挿入するカーボンファイバーの量や、パーツのどこにカーボンファイバートウを配置するかを制御できます。
炭素繊維の特性
6061アルミニウムと比較して、3D印刷された炭素繊維は、たわみの強度と重量の比率が50％高く、引張モーメントの比率が300％高くなっています。カーボンファイバーの連続補強材は、ハイエンドのモータースポーツアプリケーション向けの1回限りの最終用途部品に至るまで、最大かつ最も権威のあるグローバルビジネスの一部に対応するジグ/フィクスチャおよび特殊工具を作成するために使用されています。
さらに、強化炭素繊維の曲げ強度は、6061-T6アルミニウム（<480 MPa）と比較して540MPaです。
炭素繊維強度測定の包括的な概要については、ここをクリックしてください。
炭素繊維印刷はどのように機能しますか？
Markforgedプリンターは、短繊維のチョップドカーボンファイバーを充填した熱可塑性プラスチックであるOnyxを使用して、外殻を形成し、部品を充填することから始めます。プロセスのこのステップは、溶融フィラメント製造（FFF）として知られています。
次に、二次ノズルを使用して、長鎖連続繊維強化（CFR）をはめ込み、周囲を選択的に強化し、機能を選択するか、パーツの層全体を選択します。 CFRを使用すると、さまざまな特定の負荷条件に合わせて、さまざまな方法で部品を戦略的に強化できます。
リソース
3Dプリント