CF-PLA與一般PLA對決！哪個更勝一籌？

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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。

The_addition_of_carbon_fibers_to_high-temperature_nylon_enables_easier_and_more_accurate_printing_of_large_parts_like_this_model_on_a_Bambu_Lab_X1E_3D_printer_in_CF-PAHT

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。

Filament_maker_FormFutura_offers_several_types_of_PLA%2c_like_the_ones_used_in_these_products%2c_Tough_PLA_and_Volcano_PLA%2c_but_no_CF-PLA%2c_opting_instead_to_put_carbon_fibers_in_six_other%2c_stronger%2c_materials

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。

Carbon_Fiber_PLA_vs._Other_Carbon_Fiber_Composites

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