导读:碳纤维几乎是强度与耐用性的代名词,因此我们看到很多厂商将其加入3D打印材料中以提升基材性能,例如ABS-CF、PC-CF及PA-CF等;当然,更常见的PLA(聚乳酸)也不例外,于是便诞生了PLA-CF这一碳纤维增强材料。

过去我们常说,随着3D打印应用逐步向功能性结构件延伸,材料性能正在成为决定应用上限的关键因素。
在这一背景下,艾普创聚合物材料(苏州)有限公司(以下简称“艾普创”)进入行业视野,目前已陆续推出十余款3D打印材料,且以工程级线材为主。
近期,艾普创发布了更适合新手入门的PLA-CF 3D打印耗材,我们也在第一时间拿到产品并进行了体验测试。

正如此前测试其阻燃PC FR HS材料时的感受一样,艾普创在包装细节上确实下足了功夫:拆开纸盒外包装后,内部还有缓冲气泡袋保护;线材则严密封装在可重复使用的厚实铝箔真空袋中。

测试一段时间后,我们最直观的感受是:艾普创PLA-CF确实带来了更硬、更稳、更耐看的3D打印综合体验。
如果你需要一款刚性高、尺寸稳定性好、翘曲小、哑光质感明显且层纹不突出的耗材,它会是不错的选择。当然也需要注意,PLA-CF相对更脆、耐冲击性一般,并且对喷嘴磨损较大。
接下来是我们的详细测试内容,希望能为你的选材与应用提供参考。
更硬:高刚性结构表现,能够抗折弯
艾普创的PLA-CF通过在PLA基材中加入碳纤维,有效提升了材料的弯曲模量与整体刚性表现。材料更不易弯折、变形更可控,能够帮助用户把PLA的应用从外观件推进到结构件。

在测试中,我们打印了一个自用滚轮支架用于悬挂TPU弹性材料。使用一段时间后,左侧黄色的普通PLA支架出现变形甚至开裂,而右侧由艾普创墨绿色PLA-CF打印的支架始终完好无损。

随后,我们又打印了一个挂钩,仅用于吊起各一卷材料。一夜之后,白色PLA挂钩已出现明显缝隙,而黑色PLA-CF挂钩未见变化。以上现象表明,PLA-CF在承载下更能保持尺寸稳定,具备明显更好的抗蠕变表现。
更稳:低收缩、低翘曲,高尺寸精度
众所周知,PLA本身就非常适合3D打印;但很多人并不了解,PLA-CF在打印过程中更简单,甚至打印大型件都不易翘边。这是因为碳纤维能够抑制热收缩、降低材料收缩率,从而提升尺寸稳定性,使设计形状与打印精度得到更可靠的保障。

相比对环境要求更为苛刻的大多数工程材料,PLA-CF无需封闭腔体或复杂控温条件,在常见机器上即可获得稳定且一致的打印效果。本次测试模型均使用创想三维开放式设备PARKX i7打印完成。

当打印精度更高时,零件装配则更加顺畅,无需额外打磨等后处理。我们还尝试打印了一辆吉普车模型,并进行了拼装;整体效果表现出色,细节与装配契合度都令人满意。
更耐看:哑光工业质感,上演层纹“消失术”
谈到3D打印,层纹始终是绕不开的问题。当然,你可以通过更小喷嘴、更低层高来改善,但打印时间会大幅增加;也可以打印后通过打磨抛光等后处理,但步骤繁琐。相比之下,更省事的办法是可以直接使用PLA-CF。

不得不说,碳纤维带来的细腻哑光表面,能够有效弱化层纹与反光。这样的质感会明显淡化3D打印常见的“塑料感”,让作品看起来更接近工业成品,更显高级。

我们打印了4个不同颜色的花瓶,使用的是0.6mm喷嘴和0.3mm层高。尽管层高并不低,但成品表面几乎看不出明显层纹,整体观感更接近注塑件,只是表面质感偏哑光,没有注塑件那般光滑。

今年恰逢马年,我们还打印了Makerworld平台上的“空灵骏马”。该雕塑由扭曲的有机形态构成,搭配PLA-CF的哑光质感与层纹弱化效果,成品观感十分出色,很适合作为桌面摆件。

如果说高刚性、尺寸稳定性好、翘曲小以及哑光质感是PLA-CF的共性优势,那么艾普创PLA-CF具备的以下几项差异化亮点,则是值得选择它的重要理由。
1,颜色更丰富,选择空间更大
过去我们也用过其他品牌的PLA-CF,相对来说颜色往往比较单一,可选项不多,市面上更常见的甚至只有黑色。

相比之下,艾普创PLA-CF除了我们已测试的元青、鱼肚白、墨绿、松石外,还提供青芥、槿花、美人祭、白青、绾色、香色、法蓝等十多种配色,更能满足展示搭配与成品外观的多样化需求。
2,间层强度更高,Z轴性能提升38%
过去大家选择PLA-CF,更多看重的是它的刚度更好、打印更稳定、外观更哑光,而不是“强度”。原因在于聚合物与纤维之间的界面粘结通常并不理想,反而可能削弱层间粘合,使Z轴方向更容易成为短板。

而据艾普创介绍,其PLA-CF通过碳纤维增强使材料的刚度与强度性能都更佳,原因则是采用独有的碳纤维与PLA界面结合力增强技术,使Z轴层间性能更优,层间强度相比友商提升约38%。

也就是说,选择艾普创PLA-CF,不仅能解决PLA-CF配色单一的问题,更关键的是其强度表现也同步提升。
与此同时,我们在测试中发现,该材料支持最高300mm/s的高速打印且不易堵头;当然,如需更理想的模型表面与细节效果,建议外墙与内墙速度控制在150mm/s以内。

另外,为获得更高的打印质量并减少拉丝等问题,使用前请务必确保线材充分干燥。也需要提醒的是,碳纤维对喷嘴磨损较大,建议使用耐磨喷嘴(如硬化钢喷嘴等),不推荐使用黄铜喷嘴。
最后想说的是,如果你更看重材料的强度表现,PLA-CF或许并非最佳选择,可以考虑碳纤维增强尼龙(PA-CF)等更高性能的工程材料。



