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2024/05/31
CF-PLA與一般PLA對決!哪個更勝一籌?
一般的碳纖維
PLA
或許平平無奇,但如果將強度高的碳纖維注入相對較弱的PLA,就能
增強零件
功能了嗎?有可能只是價格翻倍嗎?DiMan帶你一窺究竟!
PLA與替代品的機械性質比較
PLA(聚乳酸)像麵包一樣,有數百種不同的配方,並以多種方式製造,產生各種產品,具備各種
機械性能
,如耐熱性、耐衝擊性,甚至可以添加導電劑或減少氣味的材劑。
產品圖就像暗示了預期用途。左圖為Bambu Lab的PLA-CF。右圖為Prusa Research的Prusament PA11(尼龍)碳纖維
比較同一材料製造商的PLA和CF-PLA,結果顯示CF-PLA在XY方向的拉伸強度稍高,但沿著層線的拉伸強度較低,可能是因為碳減弱了層間的結合力。CF-PLA還具有較低的衝擊強度和斷裂伸長率,而且比普通PLA更硬。總之,如果你需要更強的PLA,CF-PLA可能不是最佳選擇,若需要雙倍的拉伸衝擊強度,可以考慮選擇優質或專業
PLA
,或者直接選擇其他材料如PETG或ABS。
PLA
CF-PLA
優質PLA
ABS
PETG
密度(g/cm3,23°C)
1.31
1.29
1.25
1.12
1.29
拉伸強度(xy/z,單位 MPa)
21/18
28/12.5
48/22
33.4/30
52/39
衝擊強度(xy/z,kJ/m2)
5.7 /na
4.82/na
20/na
18/na
4/na
剛度(楊氏模數)(xy/z,單位MPa)
1882/1869
2945/2143
3166/2930
2246/2080
1850/1636
斷裂伸長率(xy/z)
34.5%/2.5%
4.2%/0.75%
22%/.9%
18%/.3%
24%/2.3%
玻璃化轉變溫度(DSC,10°C/分鐘)
60.6 °C
61.8 °C
63 °C
101 ºC
80 ºC
價格(每公斤USD)
$20
$35
$40
$22
$34
如果在PLA中添加碳纖維,幾乎不會帶來機械性能方面的好處,那還有什麼意義呢?根據PolyMaker的說法,這是為了製造獨特的外觀,而不是增強機械性能。例如,他們的CF-PLA能夠隱藏層線,呈現黑色的霧面表面,相比典型的CF-
尼龍材料
,PolyMaker使用磨碎的碳纖維,會提供更平滑的表面。
在高溫尼龍中添加碳纖維,可以在CF-PAHT中的Bambu Lab X1E 3D列印機上更輕鬆、更準確地列印大型零件
碳纖維為
PLA零件
提供獨特的霧面飾面,提升外觀和
紋理
的精緻度,還能更好地隱藏缺陷,減少後處理時間,為模型和產品提供更美觀的成品。此外,添加碳纖維還提高了列印適性,降低翹曲問題,使列印大型或
複雜零件
更為容易。碳纖維還能降低PLA的熱膨脹系數,提高尺寸精度和穩定性。
PETG的強度幾乎達到了極限
相比於
ABS
,列印難度更小的PLA(注入碳纖維)能在強度和易於列印之間實現平衡,被大多數的桌上型3D列印機廣泛使用,但要注意含碳纖維的材料需要硬化的鋼噴頭。
線材製造商FormFutura提供多種類型的PLA
碳纖維PLA與其他碳纖維複合材料
碳纖維
對提高PLA的強度幾乎沒有作用,因此不應將它視為碳纖維尼龍的低成本版本,就算尼龍是碳纖維最受歡迎的聚合物基材之一,也並非唯一的選擇。根據需求,碳纖維也可以添加到PET、
TPU
和
ABS
等材料中,在這些材料中,碳纖維確實發揮了增強劑的作用。
Markforged的Onyx PA線材線軸
CF-PLA
CF-PET
CF-PAHT
CF-尼龍(CF-PA)
密度(g/cm3,23°C)
1.29
1.22
1.06
1.17
拉伸強度(xy/z,單位 MPa)
28/12.5
49/26
92/47
105/68
衝擊強度(xy/z,kJ/m2)
4.82/na
8.6/na
57.5/13.3
13.3/na
剛度(楊氏模數)(xy/z,單位 MPa)
2945/2143
4342/2420
3860 /2180
5666/4713
斷裂伸長率(xy/z)
4.2%/0.75%
5.5%/1.9%
8.4%/4.1%
4.6%/1.8%
玻璃化轉變溫度(DSC,10°C/分鐘)
61.8 °C
78 °C
70 °C
74 °C
價格(每公斤USD)
$35
$160
$105
$88
PET
CF-PET
CF-PET
密度(g/cm3,23°C)
na
1.33
1.33
拉伸強度(xy/z,單位 MPa)
33/17
49/26
72/29
衝擊強度(xy/z,kJ/m2)
1.6/1.2
8.6/na
5.3/na
剛度(楊氏模數)(xy/z,單位 MPa)
1933/1665
4342/2420
5530/2928
斷裂伸長率(xy/z)
2.7%/1.1%
5.5%/1.9%
3.4%/1.1%
玻璃化轉變溫度(DSC,10°C/分鐘)
71°C
78°C
78°C
價格(每公斤USD)
$32
$160
$160
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