Penerapan penguatan serat karbon kontinu
Prinsip menggunakan penguatan serat dalam bahan komposit adalah bahwa serat penguat umumnya lebih tahan aus, lebih kuat, dan memiliki sifat mekanik yang lebih baik daripada bahan matriks. Ketika komposit mengalami bending atau kerusakan geser, serat penguat ditarik keluar dari matriks dan menyerap energi dari beban yang diterapkan. Dalam kisaran panjang tertentu, serat yang lebih panjang menyerap lebih banyak energi selama tarik-keluar, meningkatkan kekuatan komposit. Untuk komposit dengan kandungan volume yang sama, serat individu yang lebih panjang berarti lebih sedikit serat, mengurangi konsentrasi stres dan meningkatkan kinerja keseluruhan. Selain itu, serat karbon yang lebih panjang, lebih lama memberikan pelumasan yang lebih baik, mengurangi gesekan dan keausan, dan mengurangi pembentukan puing -puing abrasif.
Karena keterbatasan perkakas, komponen Thermoplastik (CFRTP) yang diperkuat serat karbon kompleks biasanya bergabung dalam beberapa bagian, menjadikan sambungan titik terlemah. Kualitas sendi secara langsung mempengaruhi kekuatan kelelahan dan masa pakai komponen CFRTP. Metode gabungan umum termasuk bergabung, semen, dan pengelasan mekanis. Pengelasan, yang memanfaatkan sifat peleburan sekunder dari resin termoplastik, memberikan kekuatan sendi yang lebih baik dan kemampuan beradaptasi lingkungan daripada ikatan perekat, dan menghindari konsentrasi tegangan dari sendi mekanik. Pengelasan juga lebih cepat dan lebih mudah diotomatisasi.
Pengelasan laser, metode non-kontak, menawarkan kecepatan tinggi, kekuatan tinggi, tegangan getaran rendah, dan kesesuaian untuk struktur yang kompleks, menunjukkan prospek yang baik untuk pengelasan CFRTP. Penelitian terbaru telah mengeksplorasi pengelasan penetrasi laser dan teknologi gabungan langsung laser. Pengelasan penetrasi laser dapat bergabung dengan resin transparan, CFRTP, resin buram dan bahan logam. Ningbo Institute of Material, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, menggunakan teknologi gabung langsung laser untuk bergabung dengan CFRTP dengan stainless steel dan aluminium paduan, dan menemukan bahwa kekuatan bersama melebihi matriks resin, meskipun kualitas bersama perlu peningkatan.
Penelitian pencetakan 3D saat ini pada komposit termoplastik yang diperkuat serat karbon terutama berfokus pada serat karbon pendek, dengan penelitian terbatas pada serat karbon kontinu dan adhesi interlayer yang lemah, yang mempengaruhi kinerja lentur.
Tidak seperti teknologi FDM tradisional, desain printhead baru menggunakan asam polylactic (PLA) sebagai matriks termoplastik dan serat karbon kontinu sebagai penguatan. Printhead mencakup motor ekstrusi, blok pemanas, tabung serat karbon dan nozzle. Selama pencetakan, bahan termoplastik meleleh dan serat karbon melebur dengan bahan cair, yang didorong oleh motor ekstrusi dan diekstrusi dari nozzle. Proses ini memungkinkan pencetakan 3D komposit termoplastik yang diperkuat serat karbon kontinu.
