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Jul 29, 2023

Tres hechos desconocidos sobre la impresión 3D de fibra continua del CEO de Anisoprint, Fedor Antonov

Con una década de experiencia, es seguro decir que Anisoprint sabe un par de cosas

Con una década de experiencia, es seguro decir que Anisoprint sabe un par de cosas sobre la impresión 3D de fibra continua. El fabricante ruso se especializa en impresoras 3D de coextrusión de fibra compuesta capaces de fabricar piezas reforzadas de alta resistencia. La empresa también desarrolla y suministra los materiales reforzados con fibra que permiten la multitud de aplicaciones de la tecnología de nicho.

Nos sentamos con Anisoprint para aprender un poco más sobre el tema antes de un seminario web educativo que impartirá el director ejecutivo de la empresa, Fedor Antonov, el 21 de julio.

Un alto volumen de fibra no lo es todo

Los ingenieros que trabajan en la fabricación de compuestos sabrán que una relación de volumen de fibra alta significa mucho cuando se trata de la resistencia de la pieza. La mayoría de los componentes industriales y profesionales requieren alrededor del 40 % al 60 % cuando se producen, por ejemplo, con máquinas de colocación de fibra automatizadas tradicionales. Estas máquinas colocan sistemáticamente láminas de material base junto con haces de fibras, utilizando un rodillo de presión para inducir la adhesión.

Cuando se trata de piezas compuestas fabricadas de forma aditiva, empaquetar un saludable 50 % sería excelente, pero simplemente no es factible la mayor parte del tiempo. El problema es que las proporciones de volumen de fibra más altas requieren una mayor consolidación entre las capas para expulsar el aire atrapado. Esto solo significa que se debe aplicar más presión después de cada capa para que se adhiera de manera confiable a sus vecinos.

Debido a las limitaciones angulares de un rodillo y las limitaciones de estabilidad de la pieza que se está laminando, la consolidación de ciertas secciones de una pieza impresa en 3D, como paredes delgadas o voladizos, puede resultar difícil. Con tal presión, no puede producir estructuras de celosía, la forma más óptima para los compuestos, ya que consisten en paredes delgadas. Por lo tanto, cuanto mayor sea el volumen de fibra, más libertad de diseño se renuncia, una relación desafortunada dado que se supone que este es uno de los principales beneficios de la impresión 3D.

Fibras cortadas frente a fibras continuas

Las fibras de refuerzo se pueden dividir en dos categorías principales: fibras cortadas y fibras continuas. Pueden sonar funcionalmente iguales, pero tienen efectos muy diferentes en las propiedades mecánicas de una pieza.

Antonov explica: "Hay mucha confusión entre las fibras cortas y las fibras continuas. Ambas forman compuestos, pero solo las fibras continuas pueden verse realmente como 'refuerzos'. Las fibras cortadas simplemente llenan la matriz del material sin ninguna orientación, mientras que las fibras continuas se extienden de un extremo a otro. estar orientado en la misma dirección. Dado que la resistencia del compuesto se encuentra a lo largo de las fibras, las fibras continuas son la única forma de obtener una parte fuerte ".

La diferencia es significativa. En cuanto a los datos de prueba internos de Anisoprint, un compuesto relleno de fibra cortada tiende a ser aproximadamente el doble de fuerte que un plástico puro. Sorprendentemente, un compuesto relleno de fibra continua puede ser alrededor de 30 veces más fuerte, una diferencia muy marcada.

No solo carbono

La impresión de fibra de carbono a menudo se usa indistintamente con la impresión 3D de fibra continua. Si bien la fibra de carbono es una de las más conocidas, existen otros materiales que pueden usarse como refuerzo. Los ingenieros que buscan utilizar la tecnología pueden acceder a fibra de vidrio, aramida, basalto e incluso fibras naturales, ya que todas tienen diferentes propiedades y casos de uso.

La aramida, al igual que la fibra de carbono, es conocida por aumentar la resistencia de una pieza, pero también agrega una excelente tolerancia al impacto y al daño, una propiedad que no otorgan las fibras de carbono.

Se puede preferir el basalto, una alternativa económica al carbono, cuando la rentabilidad es clave, pero la resistencia de la pieza no ocupa un lugar muy alto en la lista de prioridades. El plástico reforzado con fibra de carbono compuesta / CCF de Anisoprint generalmente muestra resistencias de hasta 860MPa. Sin embargo, el plástico reforzado con material a base de basalto (CBF) se encuentra a 600 MPa y solo cuesta dos tercios del precio, lo que le brinda más por su dinero.

Los lectores interesados ​​en obtener más información sobre las tecnologías de impresión 3D de fibra continua actualmente en el mercado pueden inscribirse en el seminario web de la próxima semana aquí. El ponente, Fedor Antonov, tiene un doctorado en Mecánica Fundamental y cuenta con más de diez años de experiencia académica e industrial trabajando con materiales compuestos.

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La imagen destacada muestra piezas anisoimpresas con estructuras reticulares internas para una resistencia óptima. Foto vía Anisoprint.

Kubi Sertoglu es licenciado en Ingeniería Mecánica y combina una afinidad por la escritura con una formación técnica para ofrecer las últimas noticias y reseñas sobre fabricación aditiva.