Май 10

Стеклонаполненный полипропилен PP-GF от компании Novaprint3d

Вот ЗДЕСЬ я упоминал этот материал.

Отчитаюсь о первом опыте печати.

Традиционно, действующие лица:

  1. Катушка стеклонаполненного полипропилена PP-GF от компании Novaprint3D

2. Кубик-выручатель Tough-steel. Безотказный, всеядный и надежный. А еще тяжелый для своих лилипутских габаритов.

Пруток заправлен, модель фидера B2D в моей редакции (все никак не соберусь исходники здесь выложить) загружена в слайсер

Параметры печати:

  • сопло 260 °С ;
  • стол 145 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.2 мм первый;
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 100 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Печать началась, было уложено несколько слоев, но из-за высокой температуры стола их сильно «месило».

Стекло было отмыто и на слегка разогретое нанесен другой адгезив — раствор клея БФ-2 в изопропиловом спирте 1:10, формирующий при нагревании тонкую пленку.

Параметры слайсера были изменены на следующие:

  • сопло 240 °С ;
  • стол 135 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.2 мм первый;
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 100 мм/с заполнение;
  • адгезия — раствор БФ-2 в изопропаноле;
  • разглаживание;
  • ретракт 2 мм на скорости 60 мм/с;
  • закрытая термокамера +65 °С.

Все детали без проблем были напечатаны с первой попытки. На фото они представлены со снятым бримом и удаленными поддержками.

У некоторых из продвинутых-звездатых «гуру» с одного из отечественных 3D-ресурсов этот материал не клеился к столу, я же — едва смог оторвать детали от холодного стола, поддевал и фактически отрезал их шпателем. Брим не нужен. Рафт не нужен. Отрывается деталь с таким усилием, что фрагменты первого слоя остаются на столе (см. сверху нижеследующей фотографии):

Усадка отсутствует. Коробление отсутствует — температура кристаллизации полимерной матрицы, с заверений автора, как раз около +65 °С , чему и соответствовала температура термокамеры.

Свариваемость слоев — превосходная, если не абсолютная. Превышает таковую у PETG и, по субъективным впечатлениям, сравнима с модифицированным PC. Столбик фиксатора рычага прижима (самая правая деталь на вышестоящих фото) пальцами не отломать — гнет саму деталь.

Твердость — невысокая, несколько ниже таковой у большинства PETG, материал легко обрабатывается.

Прочность на разрыв — около 50 МПа (по данным автора композита).

Жесткость в холодном состоянии приемлемая. Превышает таковую у чистого ABS. В нагретом свыше +65 °С материал становится более упругим-податливым и размягчается примерно при +140 °С (надо бы автору провести испытания на размягчение по Вика, композитный наполнитель должен внести свою лепту в части улучшения физических свойств). При использовании нагруженных деталей из этого материала при повышенных температурах надо учитывать данное свойство базового материала — полипропилена.

Боковая поверхность — фактурная. Выглядит отлично. Включение разглаживания было излишним — образовались наплывы по краям детали, которые пришлось срезать.

Поддержки привариваются при этих параметрах печати сильно и тяжело удаляются — вспомнил недобрыми словами свои первые опыты с PETG.

Механообработка — хорошая. Режется и сверлится отлично, шлифуется с затруднениями (полипропилен вязок, скользок, а стеклонить вносит свою лепту).

Филамент достаточно скользкий и требователен к качеству узла подачи прутка. На китайских клонах Titan’а случается недоэкструзия. Я использую B2D с 40-казубыми стальными шестернями подачи диаметром 11 мм.

Вот как-то так. Материал отличный, со своими нюансами, но для конструкционных деталей — это будет отличный выбор. Для нагруженных деталей с температурой эксплуатации выше +65 °С изделия следует применять с осторожностью, материал склонен к деформации и малой устойчивости к статическим нагрузкам.

Май 9

Возможная альтернатива Ultran. Проба любопытного полиамидного композита

Вот ЗДЕСЬ я писал отзыв об одном небольшом стартапе.

Руки несколько дней назад до того самого полимера дошли, как раз и деталь подходящая попалась.

Участники теста:

  1. Мой лилипут собственной разработки, возможности которого приятно удивляют — Tough Steel v1.1

Из текущих доработок:

  • установлена высокотемпературная (до 250 °С кратковременно) силиконовая грелка 200х200 мм 500 Вт 230 В;
  • установлен обдув;
  • электроника переведена на 24 В;
  • внутренние детали узла подъема стола выполнены из поликарбоната PC.

2. Катушка полиамида из записи по ссылке в начале поста.

Коротко: стеклонаполненный (30%) полиамид PA6 с модификаторами. Вот о них и попозже.

Моделируем необходимую деталь

Ставим на печать со следующими параметрами:

  • сопло 295 °С ;
  • стол 140 °С;
  • сопло 0.4;
  • слой 0.3 мм первый, 0.15 мм последующие;
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 80 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

При таких параметрах я печатаю нативным нейлоном. Температура сопла откалибрована по поверенному контактному термометру. Температура на стекле на 8-10 °С ниже, чем по показаниям термистора.

Первая, вторая и третья печати заканчивались на высоте 1.6-2.1 мм из-за коробления. Из-за размера детали почти во всю область печати по XY кайма была всего в 1 мм.

Температура стола была поднята до 160 °С, сопла — уменьшена до 280 °С и деталь снова была отправлена на печать. Камеру сверху открыл, дабы не перегреть ремни (при такой температуре стола внутри становится >100 °С при закрытой камере).

Утром получил такой вот результат:

Успешная печать №1

Коробления нет. Много прижогов. Пласть желтая, даже почти коричневая. Поддержки пришлось бы вырезать дремелем. Боковая поверхность свидетельствовала о перегреве (волнистая). Сама деталь — крайне прочная. Руками сломать не удалось (пальцы больно).

При печати был сильный запах чего-то наподобие жженого полипропилена (как от «утюга» для пайки PPRC-труб).

Деталь по причине откровенно похабного внешнего вида была отложена в сторону как памятник.

Сам пруток ОЧЕНЬ абразивный. Вот фото, во что превратилось сопло из нержавеющей стали после этой печати:

Вместо 0.4 мм тут все 0.8. И как только через такой брандспойт деталь допечататься успела? Этим, наверное, и объясняется плохой внешний вид боковых стенок завершающей трети печати.

Сопло было заменено на закаленное и предпринята вторая попытка печати.

Попытка №2:

  • сопло 255 °С ;
  • стол 140 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.3 мм, первый слой — с «поджатием» на 0.1 мм (фактически толщина 0.2 мм с соответствующей переэкструзией);
  • скорости — 60 мм/с периметры, низ, крышка, 80 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Печать была начата нормально и оставлена на ночь. «Поджоги» остались, но было их заметно меньше. Неприятный запах не совсем ушел.

Боковая поверхность получилась матово-белой, пласть — желтой с редкими прижогами. Мануального воздействия деталь не пережила — после умеренного усилия отломились боковые стенки. Фото не сохранилось. Деталь снялась с куском стекла.

Зеркало было утилизировано и заменено (спасибо OBI). Деталь была отправлена на третью попытку со следующими настройками:

  • сопло 250 °С ;
  • стол 135 °С;
  • сопло 0.6;
  • слой 0.3 мм первый, 0.15 мм последующие;
  • скорости — 40 мм/с периметры, низ, крышка, 60 мм/с заполнение;
  • адгезия — 3D лак-спрей.

Первый слой начал укладываться без прижогов, скорость снизил до 80% и оставил на ночь. Результат на фото ниже:

Волосатость стенок может объясняться как и увлажнением материала, так и отключением режима комбинга в слайсере, а также тем, что на низких скоростях перемещения не происходит отрыва пластика от сопла, а наоборот — идет еще и подтягивание. В пользу этой версии может свидетельствовать меньшее подтекание пластика при перемещениях по основной пласти детали.

Деталь получилась прочной (не хрустит при приложении усилий), волосья были отрезаны и деталь установлена на предназначенное ей место:

Выводы — их есть у меня.

Плюсы:

  • прочность (полиамид, все-таки);
  • теплостойкость;
  • твердость;
  • химическая стойкость (опять же — полиамид в базе);
  • отличная свариваемость;
  • низкое коробление — не знаю, в плюс это или в минус, т.к. используемые мной параметры печати недостижимы большинством из распространенных 3D-принтеров.

Минусы:

  • диапазон настроек печати очень узкий и требует подбора и калиброванных средств измерений;
  • какой-то из модификаторов полимерной матрицы является летучим (запах) и разлагается (коричневый цвет и прижоги) при температурах печати, необходимых для хорошего сваривания PA6 — приходится либо терпеть похабный внешний вид, либо снижать скорость и мириться с «волосатостью»;
  • стекла, по-моему, многовато — можно бы и уменьшить, т.к. пруток избыточно жесткий и не терпит перегибов (ломается);
  • очень абразивный пруток — латунные шестерни-ролики подачи, латунные и нержавеющие сопла быстро приходят в негодность. Но это вопрос стандартно нерешаемый (хотя у авторов есть перспективные идеи);
  • со слов автора материала — имели проблемы при низкой скорости печати на стандартном принтере с застреванием прутка. Вероятно — стекловолокно активирует поверхность термобарьера, а полимер с модификаторами его смачивает. Как-бы необходимо поднимать скорость, но температура экструзии не выше 250 °С ставит крест на механической прочности. Повторюсь — диапазон настроек очень узкий.

Заключение

В целом — материал интересный и перспективный для 3D-печати ответственных, термо- и химически стойких, прочных деталей на продвинутом оборудовании.

Имеющиеся недостатки являются решаемыми, после устранения которых, если производитель захочет, можно будет озаботиться адаптацией материала для наиболее распространенных принтеров.

Жду для тестирования версию №2.

Полкатушки отправляются в запасники и будут использованы для печати деталей T-struder для одного из моих следующих проектов.

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.