Nhựa sợi carbon (PLA CF, PETG CF): khác gì bản thường và cách in

Nhựa sợi carbon dùng cho in FDM là vật liệu composite: nhựa nền (PLA, PETG, nylon…) chứa các đoạn sợi carbon rất ngắn, thường dưới một milimet, phân tán đều trong sợi nhựa. Hàm lượng sợi tùy hãng và thường không được công bố chi tiết. Đây không phải loại composite sợi carbon liên tục dùng cho khung xe đạp hay cánh máy bay; sợi ngắn chỉ cải thiện một phần tính chất, chủ yếu là độ cứng.

Vì vậy cách hiểu đúng là: PLA CF vẫn là PLA, PETG CF vẫn là PETG. Nhiệt độ in, khả năng chịu nhiệt và tính chất hóa học cơ bản đi theo nhựa nền; sợi carbon thay đổi độ cứng, độ co ngót, bề mặt và cách vật liệu đi qua đầu phun.

• Cứng hơn: chi tiết ít võng khi chịu tải, hợp với giá đỡ, khung, tay đòn cần giữ hình.
• Ổn định kích thước: sợi carbon hạn chế co ngót khi nguội, nên ít cong vênh và kích thước sát thiết kế hơn.
• Bề mặt mờ, che vân lớp: sợi ngắn làm bề mặt nhám nhẹ, nhìn giống vật liệu kỹ thuật.
• Kém dai hơn: sợi cứng làm vật liệu giòn hơn khi bị va đập hoặc uốn mạnh; chi tiết dễ gãy gọn thay vì cong rồi bật lại.
• Bám lớp có thể giảm: sợi nằm giữa hai lớp làm phần nhựa tiếp xúc ít đi, nên mặt phẳng lớp vẫn là điểm yếu.
• Mài mòn: sợi carbon cứng hơn đồng thau rất nhiều, lỗ đầu phun đồng sẽ bị mài rộng dần.

Bảng dưới lấy hai dòng CAILAB làm ví dụ, số liệu theo thông số trên trang sản phẩm: PLA+ Sinh Học là dòng PLA phổ thông, PLA Sợi Carbon là bản có sợi carbon. Các dòng “độ cứng/độ dai” là xu hướng chung của vật liệu, không phải số đo của sản phẩm.

PETG vốn dai và ít giòn hơn PLA. Thêm sợi carbon, PETG CF cứng và giữ kích thước tốt hơn, bớt kéo sợi hơn PETG thường, nhưng mất một phần độ dẻo dai vốn là lý do nhiều người chọn PETG. Số liệu theo thông số trên trang sản phẩm của CAILAB PETG Tiêu Chuẩn và CAILAB PETG Sợi Carbon.

Đồng thau mềm và dẫn nhiệt tốt nên là vật liệu đầu phun phổ biến, nhưng sợi carbon chà liên tục vào thành lỗ phun. Theo thời gian lỗ bị mài rộng và méo, đường nhựa to ra, chi tiết nhỏ mất nét, đùn không đều, và bạn có thể nhầm sang lỗi khác. Mức mòn tùy hàm lượng sợi và lượng nhựa đã in, nhưng với nhựa CF nên coi đầu phun đồng là vật tư tiêu hao nhanh.

Vì vậy rất nên dùng đầu phun thép cứng (hardened steel) hoặc các loại chịu mài mòn khác như đầu phun có lõi ruby hay tungsten carbide. Thép cứng dẫn nhiệt kém hơn đồng một chút, nên đôi khi cần tăng nhiệt vài độ hoặc giảm tốc độ. Một số hãng máy cũng khuyến nghị bánh răng đùn bằng thép cứng cho vật liệu mài mòn; hãy xem tài liệu máy của bạn.

• Dùng đầu phun từ 0.4 mm trở lên; 0.6 mm giúp sợi carbon đi qua dễ hơn, ít tắc và in nhanh hơn. Tránh 0.2-0.25 mm với nhựa CF.
• Sợi carbon có thể kết cụm ở lỗ phun khi nhựa nằm lâu trong vùng nóng; khi chuyển về nhựa thường, đẩy sạch nhựa CF ra trước. Dấu hiệu và cách xử lý xem bài tắc đầu phun.
• Rút sợi (retraction) vừa phải, tránh rút quá dài khiến nhựa có sợi bị kéo lên vùng tản nhiệt.
• Nhựa CF hút ẩm theo nhựa nền, và PETG CF đặc biệt nhạy ẩm: bề mặt sần, có bọt hoặc tiếng lách tách là dấu hiệu cần sấy nhựa trước khi in chi tiết quan trọng.
• Bàn in: PETG CF bám mạnh trên bề mặt PEI nhẵn, nên dùng keo hoặc lớp ngăn để tránh bóc rách mặt bàn; nhiệt độ cụ thể xem bảng nhiệt độ.

Chọn PLA CF hoặc PETG CF cho giá đỡ, khung, đồ gá (jig), vỏ thiết bị cần cứng và giữ kích thước, hoặc chi tiết cần vẻ ngoài kỹ thuật. Giữ PLA/PETG thường cho ngàm bấm, bản lề in liền, chi tiết hay bị rơi hoặc chịu va đập, vì ở đó độ dai quan trọng hơn độ cứng. Nếu cần chịu nhiệt, PLA CF vẫn mềm ra ở nhiệt độ gần như PLA thường; khi đó hãy chọn PETG CF hoặc vật liệu khác.

Tony Swift có CAILAB PLA Sợi Carbon và CAILAB PETG Sợi Carbon, đều màu đen. Các dòng thường tương ứng ở trang nhựa PLA và nhựa PETG.