La fibra de carbono en filamentos ¿Qué aportes realiza?

Las tendencias en el sector industrial de la fabricación aditiva están mostrando  un incremento en el uso de los compuestos. Y allí, en las actividades propias de la producción, se encuentra el carbono. Pero… ¿Cómo se utiliza? Veamos… Dentro de la impresión 3D son dos las maneras de utilizar la fibra de carbono. Una de ellas es el uso de filamentos reforzados a base de fibra de carbono. Mientras que, la otra forma utilizar un refuerzo continúo con fibra de carbono. ¡Acompáñanos a conocer estas dos formas!

«Las fibras provenientes del carbono poseen una fortaleza extrema. Gracias a esto, logra incrementar la rigidez y la resistencia del filamento, además de una disminución importante en el peso total.»

Filamentos reforzados a base de fibra de carbono

Se trata de filamentos que usan pequeños segmentos, con una longitud inferior a 1 mm, para mezclarlos con un material base, denominado termoplástico. Existen muchos filamentos conocidos  que pueden comprarse  con la inclusión de relleno con fibra de carbono, por ejemplo, el PLA, el nylon, el policarbonato, el ABS y el PETG

Las fibras provenientes del carbono poseen una fortaleza extrema. Gracias a esto, logra incrementar la rigidez y la resistencia del filamento, además de una disminución importante en el peso total. Al imprimir en 3D con filamentos que contienen fibra de carbono se tienen ciertos requerimientos parecidos a los mismos requerimientos del material base usado, el material al que se le adicionó fibra de carbono. La diferencia principal radica en el hecho de que estas fibras provenientes del carbono podrían causar obstrucción en las boquillas del equipo de impresión 3D. Por esto, es necesario utilizar la boquilla hecha de acero endurecido. Incluso lo recomiendan los expertos. También sucede que, al pasar cierto nivel de fibras, el objeto impreso perderá su acabado sobre la superficie.

También se han desarrolla algunos filamentos con fibra de carbono dirigidos a aplicaciones de mayor nivel técnico. Dichos filamentos poseen polímeros con alto rendimiento como material base, por ejemplo, el PEKK o PEEK. . Así que, además de ofrecer las ventajas del gran rendimiento químico y mecánico, y de la durabilidad, nos ofrece también una excelente relación entre la resistencia y el peso de la pieza.

Siempre se deben ajustar los parámetros para la impresión, pues, los polímeros requieren extrusoras que alcancen una temperatura alrededor de los 400 °C. Además de tener sistemas con placas de construcción y cámaras calientes. Entre las empresas que fabrican filamentos con fibra de carbono se encuentran ColoFabb, Zortrax, Intamsys, Roboze, Markforged y 3DXTech.

Un refuerzo continúo con fibra de carbono

En definitiva, un filamento que contenga fibras de carbono, siempre poseerá mayor fuerza que algún filamento sin refuerzo de este tipo. Otra de las técnicas usada para llevar a cabo este reforzamiento del filamento es el denominado “Refuerzo continuo con fibra de carbono”. Para esto es necesario 2 boquillas, mientras una de ellas extruye el propio filamento, la otra extruye las fibras de carbono.

Como esta fibra no está cortada en trozos pequeños, logra conservar mayor resistencia. Esta técnica de impresión en 3D, con el refuerzo continuo con fibras de carbono, se vuelve tan fuerte que puedes hasta reemplazar materiales como el aluminio, y solo con la mitad de su peso.

Algunos fabricantes de equipos de impresión 3D han afirmado que esta técnica puede incluso reemplazar las impresiones en 3D con metal en algunas de sus aplicaciones. Pues, es el material resultaría más económico.

Ya algunas compañías ofrecen la tecnología de impresión 3D con el refuerzo continuo con fibra de carbono. Por ejemplo, esta Markforged, que lo está comercializando bajo la denominación  CFF (Fabricación continua de los filamentos). También está Anisoprint con su CFC (Coextrusión con fibra compuesta). Recientemente la empresa Desktop Metal incursiono en la carrera lanzando al mercado el sistema Fiber, una técnica que usa la automatización para colocar la fibra.

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