碳纤增强TPU的加工成型
注塑成型
工艺要点
原料准备：在注塑前，碳纤增强 TPU 原料需要充分干燥，因为水分会影响材料的性能和成型质量。一般干燥温度在 80 - 100℃，干燥时间约 4 - 6 小时，以确保材料的含水量低于 0.05%。
温度控制：料筒温度设置要合理，通常在 180 - 230℃之间。由于碳纤维的存在，材料的导热性会发生变化，需要适当提高温度来保证材料的均匀熔化。喷嘴温度一般稍高于料筒末端温度，大约在 220 - 240℃。模具温度通常保持在 40 - 70℃，这有助于提高制品的表面质量和尺寸精度。
压力调节：注射压力需要根据制品的复杂程度和尺寸进行调整。一般在 60 - 120MPa 之间，较高的注射压力有助于将含有碳纤维的 TPU 熔体顺利注入模具型腔。保压压力约为注射压力的 60% - 80%，保压时间根据制品的厚度而定，一般每毫米厚度保压 3 - 5 秒，以防止制品出现缩痕。
螺杆转速：螺杆转速一般控制在 50 - 100 转 / 分钟，适当的螺杆转速可以使材料在料筒内得到充分的混合和塑化，但过高的转速可能会导致碳纤维断裂，影响材料的增强效果。
注意事项
由于碳纤维的取向性，可能会导致制品在不同方向上的力学性能出现差异。在模具设计时，需要考虑浇口的位置和数量，尽量使碳纤维在制品中均匀分布，以减小性能差异。
注塑完成后，制品需要进行适当的后处理，如退火处理，以消除内应力，提高制品的尺寸稳定性和力学性能。退火温度一般为 120 - 150℃，时间约为 2 - 4 小时。
挤出成型
工艺要点
设备选择：适合采用长径比为 20 - 30 的单螺杆挤出机。螺杆的压缩比一般在 2.5 - 3.5 之间，以保证材料在挤出过程中能够充分压实和塑化。
温度设置：挤出机各段温度的控制也很关键。送料段温度通常在 160 - 180℃，压缩段温度在 180 - 200℃，计量段温度在 200 - 220℃，机头温度在 210 - 230℃。合理的温度梯度有助于材料的顺利挤出。
螺杆转速和牵引速度：螺杆转速一般在 30 - 60 转 / 分钟，牵引速度要与螺杆转速相匹配，以保证挤出制品的尺寸和形状的稳定性。牵引速度过快会导致制品拉伸过度，而过慢则可能使制品堆积或变形。
注意事项
碳纤增强 TPU 在挤出过程中容易出现碳纤维分布不均匀的情况。为了改善这种情况，可以在挤出机的螺杆上安装特殊的混合元件，或者采用双螺杆挤出机来增强材料的混合效果。
挤出制品的冷却也很重要，应根据制品的尺寸和形状选择合适的冷却方式，如风冷或水冷，以保证制品的质量。
模压成型
工艺要点
预成型：先将碳纤增强 TPU 原料放入模具中，在较低压力下进行预成型，压力一般在 1 - 3MPa，时间约为 1 - 2 分钟，使原料初步成型并在模具中分布均匀。
温度和压力控制：模压温度一般在 190 - 220℃，压力在 5 - 10MPa 之间。在这个温度和压力下保持一定时间，时间长短根据制品的厚度和形状而定，一般每毫米厚度保持 3 - 5 分钟，使材料充分固化成型。
注意事项
在模压过程中，要注意模具的排气问题，因为在高温高压下，材料中的气体会影响制品的质量，可能导致制品出现气泡、疏松等缺陷。可以在模具上设置排气孔或采用真空泵辅助排气。
模压成型后的制品脱模时要小心，避免制品因脱模不当而损坏。由于材料含有碳纤维，制品的表面可能比较粗糙，脱模后可能需要进行一些表面处理来提高表面质量。
3D 打印 工艺要点 材料准备：用于 3D 打印的碳纤增强 TPU 材料一般是丝状的。打印前，要确保丝材的直径均匀，并且材料的流动性适合 3D 打印设备。 温度和速度设置：打印头温度一般在 200 - 240℃，热床温度在 40 - 60℃。打印速度通常在 30 - 80mm/s 之间，层厚一般在 0.1 - 0.3mm。这些参数需要根据具体的 3D 打印设备和材料进行优化调整。 注意事项 由于碳纤维的存在，材料的流动性相对较差，在 3D 打印过程中可能会出现堵塞喷头的情况。因此，要定期对喷头进行清理和维护。 3D 打印制品的强度和精度可能会受到碳纤维取向的影响。在打印模型设计时，要考虑如何使碳纤维在制品中得到合理的分布，以提高制品的力学性能。