Erfahren Sie, wie sich Fasertypen und -gehalt auf die Qualität des großformatigen 3D-Drucks auswirken und wie wichtig es ist, die Konzepte isotroper und anisotroper Materialien zu verstehen.
Thermoplastische Materialien werden aufgrund ihrer überlegenen Eigenschaften, wie hohe Festigkeit, Haltbarkeit und chemische Beständigkeit, in verschiedenen Branchen eingesetzt. Diese Materialien können mit Fasern verstärkt werden, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern.
Es ist jedoch wichtig, den Unterschied zwischen Fasergehalt und Fasertyp in thermoplastischen Materialien zu verstehen, um eine optimale Leistung beim großformatigen 3D-Druck zu gewährleisten
Fasergehalt
Der Fasergehalt bezieht sich auf den prozentualen Anteil der Fasern in einem Verbundwerkstoff. Der Fasergehalt von thermoplastischen Materialien kann zwischen einigen Prozent und mehr als 60 % liegen. Je höher der Fasergehalt, desto höher sind die mechanischen Eigenschaften des Materials.
Der Fasergehalt wird in der Regel nach Gewicht bestimmt und als Prozentsatz des Gesamtgewichts des Verbundwerkstoffs angegeben.
Fasertyp
Der Fasertyp bezieht sich auf das Material, das zur Verstärkung des thermoplastischen Materials verwendet wird. Zu den gängigen Fasertypen, die in thermoplastischen Verbundwerkstoffen verwendet werden, gehören Glasfasern, Kohlenstofffasern und Naturfasern wie Holz, Flachs oder Hanf. Jeder Fasertyp hat einzigartige mechanische Eigenschaften, die die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs beeinflussen können. Beispielsweise weisen Kohlenstofffasern eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auf, während Glasfasern eine gute Schlagfestigkeit aufweisen und kostengünstiger sind.
Unterschiede zwischen Fasergehalt und Fasertyp
Der Hauptunterschied zwischen Fasergehalt und Fasertyp bei thermoplastischen Materialien besteht darin, dass der Fasergehalt die Gesamtmenge der Verstärkung im Verbundwerkstoff beeinflusst, während der Fasertyp die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs beeinflusst.
Eine Erhöhung des Fasergehalts verbessert im Allgemeinen die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs, einschließlich seiner Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. Der verwendete Fasertyp spielt jedoch auch eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Eigenschaften des Verbundwerkstoffs.
Die Wahl des Fasertyps kann sich auf verschiedene Weise auf die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs auswirken. So weisen beispielsweise Kohlenstofffasern eine hohe Steifigkeit und Festigkeit auf, was die Gesamtfestigkeit und Steifigkeit des Verbundwerkstoffs verbessern kann.
Kohlenstofffasern können jedoch auch spröde sein, wodurch das Verbundmaterial anfälliger für Risse bei Stößen wird. Glasfasern hingegen weisen eine gute Schlagfestigkeit auf und sind kostengünstiger als Kohlenstofffasern, was sie für viele Anwendungen zu einer beliebten Wahl macht.
Auswirkungen der Faserverstärkung in Thermoplasten
- Erhöhte Festigkeit: Einer der Hauptvorteile der Zugabe von Fasern ist die erhebliche Erhöhung der Festigkeit der 3D-Druckteile. Verstärkungsfasern sind von Natur aus fest und steif und verteilen mechanische Belastungen effektiver, was zu einer verbesserten Zug-, Druck- und Biegefestigkeit führt.
- Verbesserte Steifigkeit: Durch die Zugabe von Fasern wird die Steifigkeit von 3D-Druckteilen deutlich erhöht. Dies kann zu einer größeren Formstabilität und einer geringeren Verformung unter Last führen, wodurch die Teile steifer und weniger anfällig für Verbiegungen oder Durchbiegungen werden.
- Verbesserte Schlagfestigkeit: Faserverstärkte 3D-Druckteile weisen in der Regel eine verbesserte Schlagfestigkeit auf. Die Fasern helfen, die bei Stößen auftretende Energie zu absorbieren und zu verteilen, wodurch das Risiko von Rissen oder Brüchen verringert wird.
- Weniger Verformung und Verzerrung: Die zusätzliche Steifigkeit durch Fasern kann die Tendenz von 3D-Druckteilen verringern, sich während des Abkühl- und Erstarrungsprozesses zu verziehen oder zu verzerren.
- Verbesserte Hitzebeständigkeit: Bestimmte Fasertypen, wie z. B. Kohlenstofffasern, weisen hervorragende Hitzebeständigkeitseigenschaften auf. Wenn sie 3D-Druckmaterialien zugesetzt werden, können sie die Fähigkeit des Materials verbessern, hohen Temperaturen standzuhalten, ohne sich zu verformen oder zu erweichen.
- Nachhaltig: Durch die Möglichkeit, mit biologisch abbaubaren Fasern wie z. B. Holz zu arbeiten, kann ein nachhaltigeres Produkt mit einem geringeren ökologischen Fußabdruck geschaffen werden.
Die Verwendung von Fasern im großformatigen 3D-Druck
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl der Fasergehalt als auch die Faserart wichtige Faktoren sind, die bei der Gestaltung mit thermoplastischen Verbundwerkstoffen berücksichtigt werden müssen. Der Fasergehalt bestimmt den Grad der Verstärkung im Verbundwerkstoff, während der Fasertyp die mechanischen Eigenschaften des Materials beeinflusst. Durch die sorgfältige Auswahl des geeigneten Fasertyps und -gehalts können Designer thermoplastische Verbundwerkstoffe mit optimalen Eigenschaften für ihre spezifische Anwendung verwenden.