Март 19

О выборе материалов для 3D печати, когда возможностей обычных пластиков не хватает.

Основными популярными и наиболее доступными материалами для 3D-печати являются PLA и ABS.

Ограничение применения таких материалов в большинстве случаев связано:

  • с недостаточной термостойкостью PLA (примерно до 54 °С) и хрупкостью;
  • с усадкой, короблением и растрескиванием, как и с недостаточной прочностью по оси Z (ухудшенная прочность из-за недостаточной межслойной адгезии) для пластика ABS . Пластик является хорошо горючим, при этом теплостойкость такого пластика по Вика ASTM D-1525 обычно около 94 °С , что ограничивает его применение в узлах и изделиях с длительным воздействием температур выше 80 °С.

Последнее время набрали популярность пластики SBS и PETG. Тем не менее — и они не являются панацеей:

  • пластик SBS обладает низкой жесткостью, некоторой усадкой (но менее сильной, чем у ABS) и относительно невысокой свариваемостью слоев, его удел — игрушки и макеты;
  • пластик PETG обладает низкой усадкой, отличной свариваемостью слоев, прочностью, отлично печатается. Казалось бы — лучший пластик для 3D печати, но его жесткость и твердость ниже, чем у ABS, а механическая обработка и удаление поддержек затруднительны — пластик плохо шлифуется и «ворсится». Температура размягчения его по Вика составляет (в зависимости от производителя) от 77 до 84 °С , что ограничивает применение изделий из этого полимера в узлах с длительным воздействием температур выше 65 °С.

Таким образом — представленные на рынке потребительские пластики для повседневной 3D печати обладают рядом ограниченных свойств, не позволяющих предложить одновременно термо- и ударостойкостью, вязкостью, прочностью с низким показателем анизотропных свойств.

Какой материал можно использовать, когда нужна термостойкость и жесткость, превышающая таковую у ABS, а прочность — как (даже лучше) у PETG?

Для обычных устройств производителями предлагаются армированные пластики, чаще всего нейлон, стоимость которых в разы превышает цену общераспространенных.

Более бюджетные пластики требуют других условий печати:

  • повышенных температур;
  • закрытой термокамеры;
  • медленного охлаждения, отпуска и закалки.

Я остановился на двух — сплав акрилонитрилбутадиенстирола ABS и поликарбоната PC под маркировкой ABS/PC, либо на чистом поликарбонате PC.

Год назад мне на пробу попала катушка любопытного пластика PC. Этот пруток был изготовлен из гранул литьевого (не экструзионного!) поликарбоната с улучшенными литьевыми характеристиками. Печатать этим прутком на фанерном «кубике» я не смог — любая деталь высотой более 1.5 мм с любыми доступными (температура сопла до 285°С, температура стола до 125°С, скорости печати от 10 до 60 мм/с слоем от 0.1 до 0.25 мм, стальными и латунными соплами, с закрытой картонной коробкой импровизированной «термокамерой») отслаивалась от стола с любыми адгезивами, бримом и рафтом из-за высокой усадки.

Отчет производителю о результатах и общей невозможности печати был предоставлен за кружкой пенного и вся пробная партия им (производителем) была пущена в переработку. А катушка то у меня осталась….

Спроектировав и собрав инженерный экземпляр Tough-steel для печати Ultem’ом, я решил испытать возможность еще раз.

Катушка была водружена на греющий стол с температурой в 100°С на 8 часов для сушки и заправлена после для печати. Из этого прутка сейчас отпечатаны детали печатной головки для Tough-steel v1.1 и одна деталь обдува специально была разломана «на посмотреть».

Параметры печати были подобраны с 5-ой попытки:

  • температура экструзии 285…305 °С ;
  • греющий стол 140…160 °С для первого слоя;
  • фоновая температура печати >80 °С ;
  • медленное охлаждение и обратный нагрев с выдержкой и последующим медленным охлаждением в течение 3 ч.

Детали из этого PC не коробит, усадка невелика. Изделия ломаются плохо, часто не по слоям. Пластик очень вязкий и жесткий, а еще прочный. По ощущениям — по слоям крепче PETG, так как такой же обдув из него (из PETG) был сломан легче.

На изломе части выглядят как стекло, а под увеличением (лупа 3х) можно различить только стенки периметров, само заполнение словно монолитное.

Сфотографировать место излома из-за полупрозрачности пластика тяжело, для фокусировки поместил рядом с обломком черный имбусовый ключ и сфотографировал со вспышкой.

P.S.: Надо будет попробовать собрать «ломательный» стенд с измерением усилия на излом и на разрыв между слоев и по результатам сравнить прочность деталей из этого пластика, из ABS/PC, из ABS и из PETG.


Метки: , , ,
Copyright 2019. All rights reserved.

Опубликовано 19.03.2019 ashmonnov в категории "Расходные материалы

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *