Если вы ищете термопластичные материалы для 3D-печати с использованием процесса FFF (Fused Filament Fabrication), вы быстро обнаружите, что ассортимент различных материалов очень ясен. Формулировка несколько преувеличена: есть выбор между PLA (полилактид) для простых - и ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) для более требовательных компонентов. Другие термопласты уже подпадают под категорию специальных материалов у поставщиков накаливания. Если вы ищете стандартные материалы обычной термопластичной обработки, такие как полипропилен (PP) или полистирол (PS), вы часто не найдете то, что ищете.
Легкий сборник
Собирайте идеи для облегченного строительства
Причины ограниченного выбора
Почему трудно или (все еще) невозможно использовать материалы, известные из литья под давлением?
Армированные волокном пластмассы. Армирующие волокна (стекло / углеродные волокна) в термопластиках обычно имеют среднюю длину волокна от 300 до 500 мкм. Это приводит к перебоям при печати с помощью имеющегося в продаже сопла диаметром 400 мкм (иногда также <200 мкм).
Неполярные материалы: для точного нанесения расплава в правильном положении, полученный компонент должен быть прочно закреплен на несущей пластине принтера. Неполярные материалы, такие как полиэтилен или полипропилен, как правило, имеют низкую поверхностную адгезию и поэтому их трудно исправить.
Полукристаллические термопласты: при охлаждении из расплава образуются кристаллиты, которые приводят к сильной усадке. В отличие от обычных производственных процессов в 3D-печати, это не может быть компенсировано. Существуют признаки коробления, которые в крайних случаях приводят к отрыву компонента от несущей пластины и, следовательно, к потере давления.
Целевые добавки: при переработке пластмасс такие добавки, как цветные пигменты, обычно добавляются в виде гранулированных концентратов (маточных смесей). Поскольку гранулы не могут быть смешаны при печати на филаменте, этот стандартный процесс простой регулировки материала невозможен.
Индивидуальные настройки материала (составы): из-за небольших требуемых количеств - с 25 кг пластика стандартный 3D-принтер может производить непрерывно в течение полугода - сложное производство расплавленных смесей непропорционально дорого.
Материалы, устойчивые к высоким температурам. Для обработки высокотемпературных термопластов необходимо точно контролировать температуру места установки в течение всего процесса печати. Это очень сложная задача, поскольку в очень небольшом пространстве необходимо учитывать крайне разные температурные зоны (головка принтера, монтажная стенка и нагретая несущая пластина).
Материалы, чувствительные к разрыву : филаменты обычно наматываются на катушки. Особо хрупкие материалы не могут быть намотаны на узкие радиусы катушек или могут нарушить подачу материала в принтер.
Кроме того, некоторые системы печати могут работать только с сырьем соответствующего производителя. Сторонние материалы исключаются за счет использования специальных картриджей, маркировки чипами RFID или аннулирования гарантии. Из этих аспектов понятно, почему стандартные термопласты, такие как полиэтилен и полипропилен, практически не играют роли на рынке для принтеров накаливания: они частично кристаллические и имеют очень слабую адгезию.
расходы
Когда стоит использовать 3D-печать?
Высокие требования к качеству
В дополнение к сильно ограниченному выбору материалов, высокие требования к качеству доступных пластиков также играют важную роль в серийной печати. В то время как незначительные колебания качества в области хобби или в производстве прототипов более приемлемы, это больше не допускается при серийном производстве. Следовательно, эти нити имеют значительно более высокие требования к материалам, чем сырье в обычных процессах обработки. Хотя 100-граммовый компонент в процессе литья под давлением завершается за считанные секунды, даже очень быстрый профессиональный 3D-принтер накаливания занимает несколько часов. Любой дефект нити накала, возникающий в течение этого периода, может сделать компонент полностью непригодным для использования: воздушные карманы, колебания диаметра, загрязнение,неравномерное течение расплава, запутывание в катушке и т. д. При определенных обстоятельствах дефекты могут быть обнаружены только после нескольких часов производства полуфабриката. (Qui)
КНИГА СОВЕТА В книге «Аддитивное производство» описаны основы и практические методы использования аддитивного производства в промышленности. Книга предназначена для дизайнеров и разработчиков, чтобы поддержать успешное внедрение аддитивных процессов в своих компаниях.
* Дипл.-инж. (FH) Фрэнк Рихтер, независимый инженер, Eningen u. A.