Karbonski filamenti

Karbonski filament: sastav i stvarna primjena

Karbonski filament nije obična plastika: riječ je o matrici (PLA, PETG, PA ili PC) punjenoj sitno usitnjenim ugljičnim vlaknima, u udjelu od 10 do 20% ukupne mase, ovisno o proizvođaču poput Fillamentuma ili Polymakera. Ovo punjenje povećava krutost na savijanje za 20 do 40% u odnosu na čisti polimer i daje mat antracit-sivu završnu obradu, bez sjaja standardne plastike. Naše kolute nudimo od 500 g do 8 kg, u promjerima 1,75 mm i 2,85 mm. Ova vlakna su abrazivna: zahtijevaju precizniju opremu, opisanu u nastavku, prije nego što uopće pokrenete prvi ispis.

Zašto se standardna mlaznica istroši nakon nekoliko kolutova

Mjedena mlaznica gubi svoj kalibrirani promjer nakon 1 do 2 kg ispisanog karbonskog filamenta: vlakna grebu unutarnji kanal poput finog brusnog papira, a izlazni promjer se postupno povećava. Rezultat se prvo primijeti na tankim slojevima, gdje protok počinje odstupati, a ekstruzija postaje manje precizna na detaljima.

Mlaznica od kaljenog čelika ili volfram-karbida

Mlaznica od kaljenog čelika (tip Bondtech CHT ili ekvivalent) izdrži 50 do 100 kg abrazivnog filamenta prije primjetnog trošenja. Volfram-karbid ide i dalje, korisno za radionicu koja neprestano izmjenjuje kolute punjenog 3d filament ASA ili karbonskog filamenta. Ovu vrstu potrošnog materijala pronaći ćete u odjeljku Dodatna oprema.

Preporučeni direct drive ekstruder

Direct drive ekstruder smanjuje trenje i rizik od proklizavanja (grinding) na krutom i lomljivom filamentu. Bowden sustav i dalje je upotrebljiv za promjer 1,75 mm, uz smanjenje brzine retrakcije za 30 do 40% u odnosu na klasični PLA, kako biste izbjegli začepljenje u PTFE cijevi.

PLA-CF, PETG-CF, PA-CF, PC-CF: koju bazu odabrati

Izbor matrice u potpunosti mijenja ponašanje gotovog dijela, mnogo više nego postotak vlakana naveden na etiketi.

• PLA-CF: ispis na 200-220°C, podloga 50-60°C, sušenje unaprijed nije potrebno. Dobra ulazna točka, ali lomljiv pri udarcima.
• PETG-CF: 230-250°C, bolja otpornost na vlagu od klasičnog 3d filaments PLA, prikladan za vanjske dijelove s umjerenim opterećenjem.
• PA-CF (karbonski najlon): 260-280°C, grijana podloga 90-110°C, zatvorena komora gotovo obavezna. Visoka krutost i otpornost na zamor materijala, za mehaničke dijelove.
• PC-CF: iznad 280°C, rezerviran za pisače opremljene potpuno metalnim hotendom i termoreguliranom komorom, slično kao kod tehničkog 3d filaments ABS.

Sušenje: varijabla koja odlučuje o kvaliteti ispisa

PA-CF upija vlagu iz zraka već nakon nekoliko sati izloženosti otvorenom prostoru: iznad 0,2% udjela vode, ekstruzija proizvodi čujno pucketanje i površinu prekrivenu mikromjehurićima. Sušenje u dry boxu na 70°C tijekom 8 do 12 sati prije ispisa rješava ovaj problem kod gotovo svih kolutova otvorenih dulje od tjedan dana. PLA-CF i PETG-CF bolje podnose sobni zrak, ali skladištenje u hermetički zatvorenoj kutiji sa sredstvom za sušenje produljuje njihov vijek trajanja za nekoliko mjeseci. Za manje tehničku bazu bez strogih zahtjeva za sušenjem, 3d filaments WOOD ostaje alternativa za teksturirani izgled bez promjene opreme.

Često postavljana pitanja

PLA-CF ili PETG-CF, što odabrati za prvi karbonski kolut?

PLA-CF se ispisuje bez potrebe za visoko grijanom podlogom ili prethodnim sušenjem, idealno za testiranje ponašanja filamenta punjenog vlaknima. PETG-CF zahtijeva 20 do 30°C više, ali bolje podnosi lagane toplinske šokove, što je kriterij koji treba odvagnuti ovisno o konačnoj namjeni dijela.

Je li potreban pisač sa zatvorenom komorom za PA-CF ili PC-CF?

Da, u većini slučajeva: ove matrice se snažno stežu prilikom hlađenja na otvorenom zraku, što uzrokuje odljepljivanje od podloge kod dijelova većih od 10 cm. Komora održavana na 40-50°C smanjuje ovaj toplinski gradijent i stabilizira prianjanje.

Koju mlaznicu kupiti uz kolut karbonskog filamenta?

Mlaznica od kaljenog čelika promjera 0,4 mm pokriva većinu primjena do 50 kg ispisanog abrazivnog filamenta. Za radionicu koja mjesečno potroši više karbonskih kolutova, mlaznica od volfram-karbida isplati svoju veću cijenu za manje od godinu dana.

Zašto karbonski filament košta dva do tri puta više od klasičnog filamenta?

Cijena sitno usitnjenih ugljičnih vlakana i dodatna kontrola kvalitete (ujednačen udio punjenja, stabilan promjer) objašnjavaju razliku: PLA-CF se kreće oko 35-45€/kg naspram 18-22€/kg za standardni PLA. Dobivena krutost opravdava ovu doplatu kod mehaničkih dijelova, ali ne i kod dekorativnih predmeta.

Je li karbonski filament prikladan za dijelove koji se savijaju ili apsorbiraju udarce?

Ne: punjenje vlaknima povećava krutost, ali smanjuje istezanje prije loma, pa se dio lomi naglo umjesto da se savija. Za fleksibilan dio ili onaj izložen ponavljanim udarcima, standardni PETG ili TPU ostaju prikladniji izbor od karbonske linije.