引爆複合線材3D列印量產量能-Raise3D高速纖維複合線材Hyper Core ABS-CF15

隨著3D列印發展，複合纖維線材良好的列印性能加上高剛性、韌性和耐熱性等，近年來複合纖維線材越來越受注目，是用於最終用途零件生產和高負載工業應用的優選之一。Raise3D進一步將複合線材的應用進行升級，推出能300mm/s每秒列印的高速纖維複合線材系列（Hyper Core）！本篇文章開箱高速ABS-CF15 （Hyper Core ABS-CF15）線材，一起來看看吧。

Hyper Core ABS-CF 15材料介紹

Hyper Core ABS-CF是專為Raise3D Hyper FFF® 解決方案設計的新一代工業級纖維增強複合材料。Raise3D專為高速列印設計了Hyper Core ABS-CF15線材是由ABS基材包裹15wt.%含量切短的碳纖維內芯擠出而成。在FDM高速列印過程中，往往因線材熔融效率跟不上，導致層間結合度差，強度不理想。

 

Hyper Core系列特殊的芯殼結構設計，使其擁有出色的導熱性能能加快線芯部分熔融，而其儲存的殘餘熱量促進了外圍ABS的層間結合強度，不僅改善傳統FDM列印纖維複合材料的缺點也提升其列印速度，帶來更多可能。
 

Hyper Core ABS-CF15材料特點

1.    獨家高速列印Hyper FFF®複合線材技術
2.    優異的層間結合度
3.    低收縮低翹曲
4.    列印前後無須乾燥或退火處理
5.    15 wt.%纖維含量
6.    易上色，可後處理
7.    優異的衝擊強度和剛性
8.    90°C 耐熱（HDT@0.45 MPa）

線材物性及列印參數比較

• 物性比較

Raise3D Hyper Core ABS CF15 與 Premium ABS比較
            


首先我們拿Raise3D原廠Premium ABS（下稱ABS）進行比對。楊氏係數（耐壓等全面性的強度）方面，添加了纖維的Hyper Core ABS-CF 15（下稱ABS-CF）比ABS高了將近兩倍，拉伸強度（耐拉）方面ABS-CF大約高ABS 1.4倍左右，但彎曲及衝擊強度則ABS較ABS-CF為佳，玻璃轉換溫度ABS高ABS-CF約8度。可以說添加纖維的ABS-CF在沒有犧牲太多ABS韌性的特性下大幅增加了強度，使其更適合用來做需要重壓，用力拉等需要物理性能較佳的工業應用。

Raise3D Hyper Core ABS CF15 與 BASF PET-CF 比較

接著我們以同樣添加纖維的BASF ReinForced PET-CF（下稱PET-CF）來進行比較。

 

BASF的PET-CF本身的物理基礎特性上楊氏係數及拉伸強度數值較ABS-CF 來的高，彎曲及衝擊強度則是ABS-CF 較佳，顯見不同的基材下添加纖維在原本物性基礎下能提升一定程度的強度。

• 列印參數比較

列印條件比較

ABS屬於高強度塑膠工業材料，列印時底板及環境溫度需要高且穩定，列印速度也不能太快，否則可能層間結合度不佳。ABS-CF則在保留ABS的特性下不僅加強強度也改善了列印時的參數限制，最快可300mm/s列印。PET-CF因無對應高速列印，官方建議列印速度是30-80mm/s。

3D列印樣品與比較

樣品測試使用的3D列印機是 Raise3D Pro3 Plus HS ，列印參數則參考Raise3D原廠建議參數設定。

 測試參數

測試選用我們評估時常用的模型，針對包含懸空面、跨橋、牽絲與表面平整度跟整體外等列印性能比較，同時也選擇了卡扣組合件做簡單的物性測試。比較線材為ABS-CF及PET CF。

懸空面表現
   

Raise3D Hyper Core ABS CF15
 

BASF Reinforced PET CF

首先是懸空面測試，懸空面列印能力越佳在列印時需要支撐的位置可以表現更好。本列印模型主要測試是否能完整列印10°至80°的懸空角度。從列印樣品可看到ABS-CF的線材在大角度75°時開始些微垂墜，到最大角度80°時出現比較明顯的垂墜，整體懸空面平整，表現可以說是相當優異， PET-CF則是在 70°時開始出現垂墜的現象，在最大角度 80° 時會有明顯的垂墜，整體懸空面表現也是不錯。

跨橋表現
 

跨橋主要測試當列印遇到懸空區域時線材是否會因為散熱等問題造成垂墜，分別是2mm-25mm的距離，從兩個材料的列印樣品上可見在20mm的跨橋上都能完美展現，跨橋距離延長至25mm都會有些微懸垂，不過這麼長距離的跨橋兩支線材的效果都表現得非常優異。

牽絲表現:
 

本模型是驗證噴嘴在互相靠近的特徵結構來回移動時是否會造成牽絲問題的測試。ABS-CF在此模型上牽絲的表現非常好，相對來看PET-CF則會在路徑的起點終點留下殘料導致圓柱表面較不平整，不過並不嚴重，透過參數調整應可改善。 

表面平整度
 

兩支線材都是纖維複合線材，在模型的表面呈現纖維線材特有的消光質感，手摸起來帶有些微磨砂的手感，整體來說表面的平整度平滑度兩支線材都有著極優異的表現，相機很難拍出層紋。

3D列印卡扣件測試韌性

Raise3D Hyper Core ABS CF15列印卡扣件

因為是ABS為基底的纖維複合材料，針對其是否還具有足夠韌性我們選了卡扣組合件檔案做簡易的物性測試。ABS-CF這支材料雖然是以ABS為基底的碳纖維複合材料，因其添加了15%碳芯在裡面，剛性增加同時也讓線材本身變得較脆，以本次測試的設定參數列印的卡扣樣品來看公母扣來回扣5次左右卡扣交接處發生斷裂，纖維線材可能較不適合應用在有卡扣件的模型或薄件上，不過降低列印速度嘗試改善結合度或調整參列印溫度等參數應可改善，

結論

Raise3D Hyper Core ABS-CF15繼承了ABS基材優異的耐衝擊及韌性，與一般ABS線材相比在不大幅犧牲韌性外強度跟剛性提升了將近1.5倍；獨家的纖維分布技術在300mm/s高速列印條件下表面品質相當優異，懸空面、跨橋等列印性能非常出色且有著優異的層間結合強度，並具有低收縮低翹曲的優勢，適合列印夾、治具或最終用途的零件，但較不適合列印尺寸偏小的薄件與帶有卡扣的模型，可能容易斷裂。

Raise3D Hyper Core ABS CF15列印樣品

以官方提供的物性表進行對比，BASF ReinForced PET-CF在耐衝擊及韌性表現較ABS-CF稍差但在整體的剛性表現上是較好的，兩者的列印性能都相當優異，都是非常容易掌握的纖維複合線材。

此外，纖維列印會需要使用SiC噴嘴（Raise3D碳纖維專用噴嘴；他牌列印機建議使用硬度較高噴嘴），與其他纖維複合線材一樣需要在乾燥的環境下列印，來達到最佳的列印品質。纖維複合線材在受潮的情況下會導致牽絲與表面不平整，為避免不確定性，建議可在列印前先將線材烘乾，可搭配列印專用防潮箱（Polydryer烘乾防潮兩用機 )進行列印，確保列印品質的一致性。

備註：材料會因為環境因素、材料品質、機器的狀態與散熱好壞等因素，列印效果會有所差異 。