Carbon Fiber polikarbonat (PC-CF) je polikarbonat ojačan ugljeničnim vlaknima. U poređenju sa običnim PC daje krući i dimenziono stabilniji deo, izdržava temperature do 114 °C i uz to je oko 5% lakši. Zato ga u našoj radionici biramo za mehaničke i funkcionalne delove koji trpe naprezanje i toplotu: zupčanike, nosače i komponente mašina. U nastavku objašnjavamo šta ga izdvaja, gde ima smisla, a gde ne, i šta je potrebno da bi se dobro odštampao.
Šta je Carbon Fiber polikarbonat (PC-CF)?
PC-CF je kompozitni filament. Osnova je polikarbonat, jedan od najjačih standardnih materijala za FDM štampu, a u njega su umešana kratka ugljenična vlakna. Vlakna rade slično armaturi u betonu: ukrućuju plastiku, podižu zateznu čvrstoću i smanjuju skupljanje pri hlađenju. Rezultat je materijal sa prepoznatljivom mat, blago hrapavom crnom površinom, bez sjaja koji ima čist polikarbonat.
Spada u napredne, industrijske filamente i jedan je od novijih materijala u FDM ponudi. Kratak pregled PC-CF-a i ostalih materijala možete pogledati i na našoj stranici za filament 3D štampu, a ovde ulazimo u to kada se zaista isplati.
Po čemu je PC-CF bolji od običnog polikarbonata (PC)?
PC-CF zadržava sve što običan polikarbonat čini dobrim, visoku čvrstoću i otpornost na toplotu, i na to dodaje krutost, dimenzionu stabilnost i nižu težinu. Ugljenična vlakna su ta razlika: deo se manje uvija pri štampi, drži tačniji oblik i teže se savija pod opterećenjem.
| Svojstvo | Polikarbonat (PC) | Carbon Fiber PC (PC-CF) |
|---|---|---|
| Krutost | visoka | veća, ojačan vlaknima |
| Zatezna čvrstoća | visoka | veća |
| Temperaturna otpornost | do 113 °C | do 114 °C |
| Težina | referentna | oko 5% lakši |
| Dimenziona stabilnost | dobra | bolja, manje skupljanja |
| Površina | proziran ili u boji | mat crna |
| Udarna žilavost | izuzetna | vrlo dobra |
Običan polikarbonat ostaje bolji izbor kada vam treba providan deo ili kada je najvažnija čista žilavost i savitljivost pre pucanja. PC-CF nije providan i krući je, pa se pre lomi nego što se savija na jak udarac. Za sve ostalo, gde je bitno da deo drži oblik i izdrži toplotu, PC-CF je korak napred.
Prednosti i ograničenja PC-CF materijala
Prednosti:
- Visoka čvrstoća i krutost, deo se ne savija lako pod opterećenjem
- Temperaturna otpornost do 114 °C
- Oko 5% lakši od običnog polikarbonata
- Bolja hemijska i UV otpornost od običnog PC
- Dimenziono stabilan, drži tačan oblik
- Mat crna površina koja lepo izgleda na gotovom delu
Ograničenja:
- Ugljenična vlakna su abrazivna i troše mekane mlaznice
- Higroskopan je, upija vlagu iz vazduha pa se mora sušiti pre štampe
- Zahteva visoke temperature i po pravilu zatvorenu radnu komoru
- Nije providan
- Skuplji od osnovnih filamenata poput PLA i PETG-a
- Nije predviđen za direktan kontakt sa hranom
Ugljenična vlakna su abrazivna i istroše mekanu mesinganu mlaznicu za samo nekoliko stotina grama materijala. Zato se PC-CF štampa isključivo kroz otvrdnute ili posebno otporne mlaznice, inače kvalitet i preciznost brzo padaju.
Za šta se koristi PC-CF?
PC-CF biramo za delove kojima su istovremeno potrebni čvrstoća, krutost i otpornost na toplotu. Tu običan PLA ili PETG popuštaju, a PC-CF drži oblik i funkciju.
- Zupčanici i drugi delovi koji prenose silu
- Nosači, držači i konzole pod stalnim opterećenjem
- Kućišta i delovi mašina blizu izvora toplote
- Komponente za auto i moto koje trpe temperaturu i vibracije
- Funkcionalni prototipovi koji moraju da izdrže realno naprezanje
- Alati, šabloni i držači u proizvodnji
Iz naše prakse, PC-CF ima najviše smisla tamo gde bi se PLA ili PETG deformisali pod opterećenjem ili toplotom, a deo mora da zadrži tačnu meru. Za komponente koje se stalno okreću ili taru jedna o drugu, uz to razmotrite i Carbon Fiber najlon PA11, koji je žilaviji i klizniji.
PC-CF, Carbon Fiber PETG ili Carbon Fiber najlon: koji izabrati?
Sva tri filamenta su ojačana ugljeničnim vlaknima, ali se biraju prema tome koliko toplote i naprezanja deo stvarno trpi. Ukratko: PETG-CF za lakše i pristupačnije delove, PC-CF za krutost i toplotu, najlon PA11-CF za pokretne delove i najviše temperature.
| Materijal | Glavna prednost | Temperaturna otpornost | Najbolji za |
|---|---|---|---|
| Carbon Fiber PETG | pristupačan, lak za štampu | umerena | čvrsto-dekorativni delovi, spoljna upotreba |
| Carbon Fiber PC (PC-CF) | krutost i visoka toplota | do 114 °C | mehanički delovi pod naprezanjem i na toploti |
| Carbon Fiber najlon PA11 | žilavost i klizna svojstva | do 190 °C | pokretni delovi, zupčanici, trajno trenje |
Ako vam treba samo tvrđi i lepši PETG za deo koji ne trpi veliku toplotu, PETG-CF je jeftinije rešenje. Kada temperatura pređe ono što PETG podnosi, a deo mora da ostane krut i tačan, prelazi se na PC-CF. Za delove koji rade na još višim temperaturama ili se stalno pomeraju, bolji je Carbon Fiber najlon PA11.
Kako se štampa PC-CF?
PC-CF je zahtevan materijal. Štampa se na visokim temperaturama, u kontrolisanim uslovima i kroz mlaznicu koju abrazivna vlakna ne mogu brzo da istroše. Tri stvari odlučuju o kvalitetu:
- Sušenje pre štampe. Polikarbonat upija vlagu iz vazduha, a vlažan materijal daje mehurove, slabije slojeve i lošiju površinu. Zato se PC-CF suši pre svake ozbiljne štampe.
- Visoka temperatura i zatvorena komora. Materijal traži vruću mlaznicu i topao, zatvoren radni prostor, jer bi se na promaji i hladnoći uvijao i odvajao od podloge.
- Otporna mlaznica. Ugljenična vlakna jedu obične mesingane mlaznice, pa je otvrdnuta ili tvrđa mlaznica obavezna.
Na našim mašinama PC-CF štampamo kroz dijamantske mlaznice koje abrazivna vlakna ne troše, pa kvalitet ostaje isti kroz celu seriju. Kamere i AI nadzor tokom štampe hvataju greške pre nego što upropaste deo. Najveći komad štampamo u dimenzijama do 360×360×360 mm, a veće delove delimo i sklapamo.
Česta pitanja
Da li je PC-CF jači od PLA i PETG-a?
Da. PC-CF je znatno krući, čvršći i temperaturno otporniji od PLA i PETG-a. PLA se već na blagoj toploti u zatvorenom autu deformiše, a PC-CF drži oblik i pod opterećenjem i na temperaturi do 114 °C. Zato ide u delove koji stvarno rade, a ne samo stoje.
Koliko temperature izdržava PC-CF?
PC-CF izdržava temperature do oko 114 °C bez gubitka oblika, što je nešto više od običnog polikarbonata i znatno više od PLA i PETG-a. Za delove izložene još višim temperaturama, na primer blizu motora, bolji izbor je Carbon Fiber najlon PA11, koji podnosi do 190 °C.
Da li je PC-CF otporan na vodu i vlagu?
U upotrebi jeste, PC-CF je otporan na vodu i na mnoge hemikalije. Ali dok stoji na polici, upija vlagu iz vazduha jer je higroskopan, pa se pre štampe suši. To su dve različite stvari: gotov deo se ne plaši vode, a sirov filament se čuva na suvom.
Može li PC-CF da se farba i dodatno obrađuje?
Može. Mat crna površina lepo izgleda i sama po sebi, ali deo se može brusiti i farbati kao i drugi filamenti. Zbog vlakana u materijalu, brušenje ide malo teže nego kod čistog PC.
Da li PC-CF može da se štampa na svakom štampaču?
Ne može. PC-CF traži visoke temperature, otvrdnutu mlaznicu i po pravilu zatvorenu komoru, pa ga jeftini kućni štampači najčešće ne izvlače kako treba. Zbog toga ovakve delove ima smisla poručiti od servisa koji je opremljen za taj materijal.
Kada ima smisla poručiti PC-CF deo
PC-CF nije materijal za sve, ali kad delu trebaju krutost, čvrstoća i otpornost na toplotu u jednom, malo koji FDM filament može da ga zameni. Ako niste sigurni da li je baš PC-CF pravi izbor za vaš deo, ili se dvoumite između njega i drugog ojačanog filamenta, pošaljite nam model i javićemo se sa preporukom materijala i procenom. Radimo uslužnu filament 3D štampu u naprednim materijalima, uključujući PC-CF.