News
ข่าวประชาสัมพันธ์
blog
อัปเดต 04.10.2021
การเปลี่ยนชิ้นส่วนอะลูมิเนียมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์จากการพิมพ์ 3 มิติ
สวัสดี!
เมื่อเร็ว ๆ นี้ การขาดแคลนอะลูมิเนียมครั้งใหญ่ในหมู่ซัพพลายเออร์ในอุตสาหกรรมทำให้ราคาสูงขึ้นอย่างมาก ตั้งแต่เดือนมกราคม 2021 ราคาอะลูมิเนียมได้เพิ่มขึ้นมากกว่า 50% และผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าจะเพิ่มขึ้นจนถึงสองปีข้างหน้า
จากข้อมูลของ Jyske Bank การขาดแคลนอะลูมิเนียมทั่วโลกสามารถสืบย้อนไปถึงการใช้วัสดุที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากปัจจัย 3 ประการ ได้แก่ การใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นในสินค้าอุปโภคบริโภคอันเนื่องมาจากแพ็คเกจกระตุ้นเศรษฐกิจ, การลงทุนที่เพิ่มขึ้นในเทคโนโลยีที่ยั่งยืนซึ่งอาศัยการใช้อลูมิเนียม (เช่น กังหันลม, รถยนต์ไฟฟ้า) และการผลิตและการใช้อะลูมิเนียมของจีน
ในแง่ของการขาดแคลนอะลูมิเนียมนี้ Markforged Carbon Fiber ขอเสนอทางเลือกที่เหมาะสม เนื่องจากลูกค้าจำนวนมากของเราใช้มันเพื่อทดแทนชิ้นส่วนที่ทำจากอะลูมิเนียมกลึง คาร์บอนไฟเบอร์มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงสุดของเส้นใยเสริมแรงของเรา แข็งแรงกว่าหกเท่าและแข็งกว่า Onyx ถึง 18 เท่า โดยทั่วไปแล้วการเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์มักใช้สำหรับชิ้นส่วนที่ใช้แทนอะลูมิเนียมกลึง
เมื่อวางลงในวัสดุฐานคอมโพสิต เช่น Onyx จะสามารถให้ชิ้นส่วนที่แข็งแรงเท่ากับอะลูมิเนียม 6061-T6 เนื่องจากเป็นวัสดุ จึงมีความแข็งและแข็งแรงอย่างยิ่ง และสามารถวางลงในรูปทรงต่าง ๆ ได้โดยอัตโนมัติด้วยเครื่องพิมพ์ 3D ของ Markforged เพื่อผลิตชิ้นส่วนที่เหมาะสมที่สุด
คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร?
คาร์บอนไฟเบอร์ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่จัดเป็นเส้นใยผลึกยาวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 5-10 ไมครอน ในการผลิตสมัยใหม่ คาร์บอนไฟเบอร์หลายพันชิ้นถูกมัดรวมกันเป็นสายพ่วงและรวมเข้ากับวัสดุอื่น ๆ เพื่อสร้างเป็นวัสดุคอมโพสิต เมื่อประกอบเข้ากับเทอร์โมพลาสติกหรือเทอร์โมเซตเรซิน คาร์บอนไฟเบอร์สามารถใช้รูปแบบต่าง ๆ สำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมได้
คุณสมบัติเฉพาะของวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึง:
• มีความแข็งและทนต่อแรงดึงสูง (แข็งแรงพอ ๆ กับอะลูมิเนียม)
• ความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่ำกว่าเหล็กกล้าและอลูมิเนียมมาก
• ทนต่อความร้อนและสารเคมี
อะไรทำให้คาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุทดแทนอะลูมิเนียมในอุดมคติ
การใช้ Continuous Fiber Reinforcement (CFR) จะทำให้คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงเทียบเท่ากับอะลูมิเนียม พร้อมความสามารถในการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่กลึงในการใช้งาน ทั้งนี้เนื่องมาจากความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น, ทนต่อแรงกระแทก, ทนความร้อน และความทนทาน
CFR ให้ความยืดหยุ่นในการใช้งานที่ผู้ใช้สามารถใช้เส้นใยแบบต่อเนื่องในชิ้นส่วนของตนได้ - ผู้ใช้สามารถควบคุมจำนวนคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใส่เข้าไปในชิ้นส่วนต่าง ๆ รวมทั้งตำแหน่งเฉพาะในส่วนที่วางสายพ่วงคาร์บอนไฟเบอร์
คุณสมบัติของคาร์บอนไฟเบอร์
เมื่อเทียบกับอะลูมิเนียม 6061 คาร์บอนไฟเบอร์จากการพิมพ์ 3 มิติมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักในการดัดงอสูงขึ้น 50% และอัตราส่วนที่สูงขึ้น 300% ในช่วงเวลาแรงดึง การเสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนอย่างต่อเนื่องถูกนำมาใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์จับยึด/ฟิกซ์เจอร์และเครื่องมือพิเศษเฉพาะสำหรับธุรกิจระดับโลกที่ใหญ่ที่สุดและมีชื่อเสียงที่สุดบางส่วน ไปจนถึงชิ้นส่วนแบบใช้ครั้งเดียวสำหรับการใช้งานมอเตอร์สปอร์ตระดับไฮเอนด์
นอกจากนี้ คาร์บอนไฟเบอร์เสริมแรงยังมีแรงดัดงอที่ 540 MPa เมื่อเทียบกับอะลูมิเนียม 6061-T6 (<480 MPa)
การพิมพ์คาร์บอนไฟเบอร์ทำงานอย่างไร?
เครื่องพิมพ์ Markforged เริ่มต้นด้วยการสร้างเปลือกนอกและเติมชิ้นส่วนโดยใช้ Onyx ซึ่งเป็นเทอร์โมพลาสติกที่บรรจุเส้นใยคาร์บอนสับแบบเกลียวสั้น ขั้นตอนนี้เรียกว่า fused filament fabrication (FFF)
จากนั้นจึงใช้หัวฉีดรองเพื่อฝัง Continuous Fiber Reinforcement (CFR) ที่มีเกลียวยาว เสริมความแข็งแรงรอบนอก เลือกคุณสมบัติ หรือทั้งชั้นของชิ้นส่วน เมื่อใช้ CFR ชิ้นส่วนต่าง ๆ จะได้รับการเสริมแรงอย่างมีกลยุทธ์ในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อให้เหมาะสมกับสภาวะการโหลดที่แตกต่างกัน
แล้วพบกันใหม่!