Углеволокно, стекловолокно и CFRP: в чём разница

Коротко: рубленое углеволокно (CF) поднимает жёсткость и убирает коробление, но деталь становится менее вязкой на удар. Стекловолокно (GF) даёт ту же жёсткость, сохраняя больше ударной вязкости. CFRP — это длинное или непрерывное волокно, у него жёсткость и удельная прочность выше, чем у рубленого. Все три абразивны: латунное сопло не выдержит.

Разница между ними — не маркетинговые буквы в названии. Это три разных ответа на вопрос «что должно случиться с деталью, когда её нагрузят».

CF — рубленое углеволокно

Волокно длиной в доли миллиметра перемешано с расплавом. Что получает деталь:

• жёсткость и сопротивление ползучести заметно выше, чем у чистого полимера;
• почти уходит коробление: наполнитель держит форму при остывании;
• матовая чёрная поверхность, на которой почти не видно слоёв.

Чем платят: вязкостью. Деталь из наполненной марки на удар работает хуже, чем из чистой. Кронштейн из PETG-CF держит нагрузку лучше, а от падения на бетон колется охотнее.

GF — стекловолокно

Стекло делает примерно то же самое, но сохраняет больше ударной вязкости и лучше держит размер при нагреве. Поверхность светлая, слегка шероховатая.

Поэтому инженерные марки со стеклом берут туда, где деталь одновременно и греется, и получает удары: кронштейны под капотом, корпуса, оснастка в цеху.

CFRP — углепластик с карбоновым сердечником

Длинное или непрерывное волокно вместо рубленого. Жёсткость и удельная прочность выше, чем у наполненных марок, — это уже композит, а не полимер с присадкой.

Взамен он требует аккуратной геометрии: волокно плохо переносит резкие переходы, острые внутренние углы и тонкие перемычки. Модель под CFRP рисуется с радиусами, а не копируется с детали, которую печатали чистым PLA.

В каталоге это линейка QUANTUM: ABS CFRP, ASA CFRP, PLA CFRP, PA CFRP, PC CFRP.

Что волокно делает с принтером

Сопло. Латунное сопло абразивная марка съедает за 300–400 граммов — не «со временем», а за одну катушку наполовину. Нужно закалённое стальное или с твердосплавной вставкой. Это не рекомендация, это условие печати.

Подача. Шестерни экструдера и трубка Боудена изнашиваются тоже, просто медленнее. На ферме, где наполненные марки идут постоянно, это статья расходов, а не случайность.

Сушка. Наполненные марки гигроскопичнее чистых: волокно даёт влаге дорогу внутрь прутка. Сколько сушить — в таблице: как сушить филамент.

Чего волокно не делает

Не поднимает теплостойкость. Температуру держит матрица, а не наполнитель. PLA-CF размягчается примерно там же, где обычный PLA, и деталь из него так же поведёт в машине на солнце. Нужна температура — нужен другой полимер: ABS, ASA, поликарбонат, полиамид.

Не делает деталь прочнее по всем осям. Волокно ориентируется вдоль экструзии, и межслойная прочность растёт слабее, чем прочность вдоль линии. Нагруженную деталь всё так же надо печатать так, чтобы слои не оказались поперёк главного усилия.

Что брать под задачу

Выбрать конкретную марку и посмотреть режим под свой принтер: каталог филамента, подбор профиля печати.