Impresión 3D con filamento 3D de fibra de carbono

¿Qué es la fibra de carbono?

La fibra de carbono fue producida por primera vez por Joseph Swan en 1860, es un material que está compuesto por una cadena larga de átomos de carbono unidos entre sí. Con el paso de los años, la fibra de carbono se ha vuelto popular en muchos sectores por ofrecer importantes propiedades como la alta rigidez y resistencia a la tracción con bajo peso, entre otros como su resistencia química y alta tolerancia a la temperatura. Aquí veremos sus ventajas de su uso en la impresión 3D como filamento 3D de fibra de carbono.

Aplicaciones de la fibra de carbono

Este material puro es cinco veces más resistente que el acero y dos veces más rígido, pero más ligero. Esto hace que la fibra de carbono sea la mejor opción cuando se necesita optimizar el rendimiento en la industria, como en el sector aeroespacial, automotriz, militar o de ingeniería civil.

Las fibras de carbono rara vez se usan solas, por lo general, se combinan con otros materiales para formar composites o mejor conocidos como materiales reforzados con fibra de carbono. Estos compuestos están conformados por un material principal, en la mayoría de los casos es un polímero.

En los últimos años, el número de empresas de impresión 3D que ofrecen materiales o tecnologías reforzadas con fibra de carbono, está en crecimiento.

Fibra de carbono en la impresión 3D

El mercado global de impresión 3D de composites alcanzará un valor de $1.7 mil millones para el año 2030. La tendencia muestra claramente que la industria de la fabricación aditiva está utilizando cada vez más todos los compuestos, incluido el carbono, en sus actividades de producción.

En la impresión 3D existen esencialmente dos formas de usar fibra de carbono, la primera es en filamentos reforzados con fibra de carbono y la segunda es refuerzo continuo de fibra de carbono.

Filamentos 3D de fibra de carbono

Estos filamentos utilizan fibras cortas de carbono, consistentes en segmentos de menos de un milímetro de longitud, que se mezclan con un termoplástico conocido como material base. Existen varios filamentos populares que se pueden comprar con relleno de fibra de carbono, incluidos PLA, PETG, nylon, ABS y policarbonato.

Las fibras de estos filamentos son extremadamente fuertes, haciendo que el filamento aumente su resistencia y rigidez, mientras que reduce su peso. Los requisitos para los filamentos 3D de fibra de carbono deben ser similares a los del material base al que se agregaron y los especialistas recomiendan usar una boquilla de acero endurecido.

Impresión 3D con filamentos de fibra de carbono

Existen filamentos de fibra de carbono para aplicaciones más técnicas que lo que se busca del filamento 3D de fibra de carbono es que sea duradero, con alto rendimiento mecánico y químico, pero también se busca que tenga mejor relación resistencia/ peso. Los polímeros dependen de extrusoras que pueden alcanzar alrededor de 400° C y sistemas que tienen cámaras calientes y placas de construcción. Algunos de los fabricantes de filamentos de carbono son Roboze y Zortrax.

Refuerzo continuo de fibra

Otra técnica para obtener una pieza 3D de fibra de carbono más fuerte es llamada Refuerzo Continuo de fibra de carbono. Para esta técnica, se necesitan dos boquillas, una extruye el filamento y la otra la fibra de carbono, ya que este material no se corta en pedazos pequeños, conserva mucho más su resistencia.

De hecho, la impresión 3D continua de fibra de carbono es lo suficientemente fuerte como para reemplazar el aluminio y tan solo pesar la mitad. Los fabricantes de impresoras 3D afirman que se puede reemplazar la impresión 3D en metal para algunas aplicaciones, ya que el material es más barato.