碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及其它們在制造中的應(yīng)用,被認(rèn)為是一種清潔能源技術(shù)。因為它們是一種輕量化的材料,如果用于制造汽車零部件,將能夠降低能耗。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)這類材料為汽車減少10%的重量時,汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性就會提高6%-8%。
工業(yè)級3D打印企業(yè)Stratasys 在成熟的工業(yè)熔融沉積成型(FDM)3D打印設(shè)備基礎(chǔ)上推出了更為經(jīng)濟(jì)的Fortus 380mc CFE(Carbon Fiber Edition)系統(tǒng),這一設(shè)備是專門為對于碳纖維增強(qiáng)材料3D打印的成本更為敏感的工業(yè)用戶而推出的,適用于汽車、航空航天、運(yùn)動裝備、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。
可用于輕量化夾具、零部件制造
Stratasys 是最早提供碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增材制造技術(shù)的公司之一。但隨著市場上制造業(yè)用戶對于碳纖維復(fù)合材料3D打印應(yīng)用需求的增長,用戶對于更為經(jīng)濟(jì)的碳纖維復(fù)合3D打印解決方案的需求也在增長,針對這一市場需求,Stratasys 推出更經(jīng)濟(jì)的碳纖維復(fù)合材料3D打印設(shè)備Fortus 380mc CFE,該設(shè)備可制造尼龍12碳纖維材料,并兼容ASA熱塑性塑料。
尼龍12碳纖維材料的增材制造典型應(yīng)用包括:
零部件功能原型
零部件的短期小批量生產(chǎn)
制造輕量化的夾具
替代金屬材料,制造高強(qiáng)度輕量化零部件
Stratasys Fortus 380mc CFE碳纖維復(fù)合材料3D解決方案適用行業(yè)包括:汽車制造、休閑運(yùn)動裝備,海洋裝備,假肢和矯形器制造,醫(yī)療器械,航空航天,以及能源行業(yè)。
著名賽車車隊Team Penske 在賽車快速迭代與最終零部件制造中應(yīng)用了Stratasys 的3D打印技術(shù),其中包括尼龍12碳纖維材料3D打印。
Team Penske 車隊在制造IndyCar 和 NASCAR兩款賽車時都應(yīng)用了Stratasys的尼龍12碳纖維材料3D打印技術(shù)。最近Team Penske為其NASCAR賽車制造了尼龍12碳纖維3D打印后視鏡外殼。
該外殼具有高抗沖擊性和高剛度,并且重量輕。這種碳纖維增強(qiáng)尼龍材料的剛度在制造薄壁零部件時有著特有優(yōu)勢,用它們制造的零部件在空氣動力載荷下不會彎曲變形。
與典型的碳纖維增強(qiáng)注塑零部件類似,Stratasys的尼龍12碳纖維材料含有35%的碳纖維比(按重量計)。
Fortus 380mc CFE 3D打印系統(tǒng)可生產(chǎn)具有可重復(fù)尺寸精度的零件,零件不會出現(xiàn)明顯的翹曲或收縮,并且會保持嚴(yán)格的公差。Stratasys 表示,F(xiàn)ortus 380mc CFE 的優(yōu)勢包括,X/Y軸上具有更高強(qiáng)度,在溫度高40%的情況下保持機(jī)械強(qiáng)度,打印速度更快。
Fortus 380mc CFE 的打印層厚為0.254毫米。在制造ASA 熱塑性塑料材料時打印層厚可以為0.254毫米或0.127毫米。 3D打印機(jī)的構(gòu)建室尺寸為355 x 305 x 305 mm,零件的支撐材料為水溶性材料,無需手工去除。
對于制造業(yè)來說,碳纖維增強(qiáng)材料是一種重要的復(fù)合材料,這種材料可以提供與金屬相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度,又非常輕,碳纖維在需要考慮重量與強(qiáng)度比的行業(yè)包括航空航天、汽車領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
在3D科學(xué)谷看來,打印技術(shù)與材料的配合或?qū)⑼苿犹祭w維材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,尤其是新能源汽車的應(yīng)用,因為輕量化是新能源汽車的一大需求。
根據(jù)蓋世汽車網(wǎng),國家發(fā)改委批復(fù)了15家新能源車企,包括北汽新能源,而北汽新能源2017年的成績單是103,199輛汽車,同比增長98%,是國內(nèi)首家年產(chǎn)銷超過十萬輛的純電動車企。其他家包括長江汽車、前途汽車、奇瑞新能源、敏安汽車、萬向集團(tuán)、江鈴新能源、金康新能源、國能新能源、云度新能源、蘭州知豆、河南速達(dá)、浙江合眾、陸地方舟、江淮大眾。值得一提的是,前途汽車的K50采用了大量碳纖維和鋁合金材料。當(dāng)然,售價也不菲,在70萬左右。