Nel mondo della stampa 3D industriale, i filamenti caricati con fibre tecniche rappresentano una scelta di alto livello per ottenere pezzi resistenti, rigidi e leggeri. In particolare, si discute spesso di PA12CF vs PA12CKF (filamento caricato carbonio e filamento caricato carbonio-aramide o carbon kevlar). Entrambi sono sviluppati su base PA12, una poliammide con buone proprietà meccaniche e chimiche, ma si differenziano per il tipo di carica: il PA12CF è caricato esclusivamente in fibra di carbonio, mentre il PA12CKF unisce alla fibra di carbonio anche fibre di aramide (Kevlar).
Di seguito trovi una tabella che mette a confronto le principali proprietà meccaniche emerse dalle schede tecniche, facendo riferimento ai valori tipici per lo stampaggio 3D (dove disponibili) e allo stampaggio a iniezione.
Tabella di Confronto delle Proprietà Meccaniche
Proprietà | PA12 CF (Stampaggio 3D) | PA12 CF (Iniezione) | PA12 CKF (Iniezione) |
---|---|---|---|
Densità [g/cm³] | 1,08 (teorico) | 1,051 | 1,07 |
Resistenza all’urto Charpy (senza intaglio) | 55 kJ/m² | 60 kJ/m² | 35 kJ/m² |
Resistenza all’urto Charpy (con intaglio) | 14 kJ/m² | 16 kJ/m² | 8 kJ/m² |
Allungamento a rottura [%] | 7 | 4,9 | 5,4 |
Carico di rottura a trazione [MPa] | 50 | 125 | 70 |
Modulo elastico a trazione [MPa] | 3650 | 8900 | 4500 |
Temperatura di estrusione consigliata [°C] | 220 – 250 | – | 200 – 220 (filamento) |
Temperatura di stampa 3D consigliata [°C] | 220 – 240 | – | 250 – 255 |
Essiccazione materiale [ore °C] | 4 h @ 90°C | – | 4 h @ 80°C (filamento) |
Analisi dei Dati in Tabella
- Densità: Entrambi i filamenti presentano valori di densità molto simili, intorno a 1,07 – 1,08 g/cm³. Questo significa che il peso delle parti stampate varia di poco tra PA12CF e PA12CKF, rendendo entrambi validi laddove sia richiesto un basso peso specifico.
- Resistenza all’urto Charpy: Il PA12CF (iniezione e 3D) mostra valori più alti, segno di una buona resilienza. Il contributo dell’aramide nel PA12CKF non aumenta necessariamente la resistenza all’urto in modo significativo, ma può influire positivamente sulle proprietà tribologiche e sull’elasticità del pezzo.
- Allungamento a rottura: I valori sono abbastanza simili (4,9% – 7% per PA12CF e 5,4% per PA12CKF). Il PA12CF 3D dimostra un allungamento leggermente più elevato rispetto all’iniezione, indicando che il processo di stampa 3D può favorire un minore orientamento delle fibre e quindi una maggiore duttilità.
- Carico di rottura a trazione: Iniezione e 3D sono modalità di produzione diverse, quindi i valori vanno interpretati con cautela. Tuttavia, per il PA12CF il picco di 125 MPa in iniezione evidenzia la potenzialità massima della formula, mentre nella stampa 3D scende a 50 MPa. Il PA12CKF in iniezione si assesta a 70 MPa, un valore intermedio: l’aggiunta di aramide smorza leggermente la resistenza pura alla trazione della fibra di carbonio, ma offre altri benefici (es. minore usura).
- Modulo elastico: Iniezione a parte, in 3D il PA12CF si attesta sui 3650 MPa, sufficiente per conferire al pezzo buona rigidità. Il PA12CKF arriva a 4500 MPa da iniezione, mostrando una rigidità superiore rispetto a un PA12 standard, ma inferiore al PA12CF iniettato (8900 MPa).
- Condizioni di stampa: Entrambi necessitano di essiccazione per evitare difetti da umidità. Le temperature di estrusione consigliate per PA12CF (220-240°C) e per PA12CKF (250-255°C) rientrano in un range tipico di filamenti tecnici. È sempre consigliato usare un ugello in acciaio temprato vista l’abrasività delle fibre.
Quando Scegliere PA12CF e Quando Scegliere PA12CKF
- PA12CF (filamento caricato carbonio): è ideale per chi cerca elevata rigidità e buona resistenza all’urto. Consigliato in applicazioni meccaniche e strutturali dove il peso deve rimanere contenuto, come componenti automotive o parti di droni.
- PA12CKF (filamento caricato carbonio e aramide/Kevlar): offre un compromesso interessante tra rigidità e maggiore resistenza all’usura, grazie alla presenza dell’aramide. Se cerchi un filamento aramide per applicazioni in cui l’attrito e l’abrasione sono fattori critici, questa soluzione può fornire un vantaggio.
Conclusione
In sintesi, la scelta tra filamento caricato carbonio e kevlar (PA12CKF) e filamento caricato carbonio (PA12CF) dipende dalle priorità di progetto: se serve massima rigidità e buone prestazioni all’urto, PA12CF è un’ottima opzione; se occorre più versatilità in termini di resistenza all’usura e buona lavorabilità, il carbon kevlar può essere la soluzione più adatta.
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