一种碳纤，多种基材，无限惊喜！｜易生材料学院公开课

随着3D打印技术专业应用拓展，单一聚合物材料在强度、尺寸稳定性、耐热性能上的局限愈发明显。为了满足实际工况需求，碳纤维增强复合材料成为目前 FDM 3D打印最具代表性的高性能材料之一。

一、为什么碳纤维增强材料这么“强”？

碳纤维（Carbon Fiber, CF）具有高比强度、高比模量、低热膨胀系数等特点。在热塑性基体（如PA、PETG、PEEK等）中引入短切碳纤维，有以下优点：

提升强度和刚性：碳纤维的弹性模量远高于常见聚合物，因此能显著提升复合材料的弯曲模量；同时，在材料承受弯曲应力时，弯曲强度更高的碳纤维会成为主要的承力单元，有效阻止裂纹扩展，防止材料断裂。

耐热性能提升，减少翘曲：碳纤维具有较高的导热率，并能抑制聚合物的热膨胀，从而有效降低打印过程中的收缩和翘曲。加入碳纤后，复合材料的热变形温度会不同程度提高，其中对于结晶型材料（如 PET、PA），提升幅度尤为显著。

二、eSUN易生碳纤系列材料选材指南

选择3D打印材料时，我们通常需要考量两个核心维度，打印适配性与力学性能表现。打印适配性直接影响成型件的表面质量、翘曲控制和打印成功率，力学性能则是判断材料是否能进入功能性应用的关键。

1.从打印难度上看：

PLA-CF、PETG-CF、ABS-CF等材料都相对易于打印，尼龙碳纤材料上手难度相对更高。

2.从性能特点上看：

PET-CF是强度最高的材料，耐化学性能优异，退火后的热变形温度处于较高水平，适合高温高湿环境下的高强应用！

PA-CF则拥有出色的强度、抗冲击性、耐热性和耐化性，但尼龙材料具有吸湿性，因此，它更适合应用于高温高耐久环境，例如发动机零部件、燃油管道部件、连接件、齿轮轴承等。

PA12+CF 虽非力学性能最强的材料，却以强度、韧性与稳定性兼具，成为性能均衡的“全能型”代表。同时，其在抗冲击、轻量化与低吸湿方面表现突出，因而在无人机、航空航天及运动装备等领域备受青睐。

三、eSUN易生碳纤系列材料分类及简介

在不同基材中加入碳纤维，对材料性能的提升存在较大的差异。根据性能特点及使用场景的不同，我们将eSUN易生碳纤系列3D打印材料分为入门级和专业级两个类别。

1.入门级：碳纤维增强3D打印材料

PLA和PETG是常见的消费级3D打印材料，通过加入少量碳纤维材料，可以提升PLA、PETG的强度和刚性，使其更适合打印工具、产品功能原型以及一些对刚性有要求的结构件或零部件等。不同于专业级碳纤维材料，PLA-CF、PETG-CF更加易于打印，且有更加丰富的配色，满足用户的差异化需求。

基于PETG的耐候性特点，PETG-CF拥有更加广泛的适用性，可以应用于户外或潮湿环境等。

2.专业级：碳纤维增强3D打印材料

除了常见的 PLA 和 PETG，eSUN易生还推出了PET-CF、ABS-CF、PA-CF、PA12+CF等一系列碳纤增强3D打印材料。

ABS-CF

ABS是常见的工程塑料，加入碳纤维后，ABS-CF更坚固、耐高温、且不易变形。ABS-CF还具有轻量化的特点，同样的模型，ABS-CF打印件的重量比PLA-CF低13%，比PET-CF低25%。

打印困难户也不必担心，碳纤材料大幅改善了材料的翘曲，尺寸精度显著提升。

PET-CF

PET目前被广泛应用于塑料瓶、汽车零件等领域，具有较高的机械性能和较好的耐温性和耐化学性。在加入碳纤维后可以显著提升其力学性能，目前，PET-CF是eSUN易生碳纤复合材料体系中强度刚性最高的材料。此外，基于PET基材特性，PET-CF还具备低吸湿的特点。在打印性能上，虽然有一定的上手门槛，但打印精度较高。

总的来说，PET-CF可适用于高温高湿严苛环境，兼具耐热、耐水汽与结构稳定性，具体可应用于高温管道及连接件、耐高温耐水蒸气设备、耐高温夹具、汽车发动机零部件等严苛环境场景。

*温馨提示：为了达到更优的耐热效果，建议对打印模型进行退火处理。

PA-CF & PA12+CF

PA-CF和PA12+CF都是以尼龙为基材开发的碳纤增强材料，兼具高强度与耐高温性能，具备出色的自润滑性和抗疲劳抗冲击性。同时，因碳纤维的加入，它们都具备出色的尺寸稳定性与抗翘曲性，能满足机械、汽车等对结构件强度和耐久性要求较高的应用场景。

在差异性方面，PA-CF以通用尼龙为基材，刚性和耐热性更强；PA12+CF以尼龙12为基材，吸水率更低、尺寸稳定性更好、耐候性更强。PA-CF 更适合对强度和耐热要求高的机械部件；PA12+CF 则在轻量化与环境适应性方面表现更优。

四、eSUN易生碳纤系列材料打印注意事项

1.为了保证碳纤材料正常打印并且力学性能最佳，打印前均建议干燥处理；

2.碳纤材料易磨喷嘴，建议使用硬化刚喷嘴；

3.碳纤材料刚性大，易折断，因此，建议料管不要过长或弯折角度过大，不推荐使用AMS！

碳纤维增强3D打印材料不仅是功能原型的重要选择，更逐渐进入中小批量终端零件生产环节。其“高强度、高刚性、低热膨胀”的特性，使其成为未来增材制造向工业化迈进的重要材料体系。