Промышленные применения AT & 3D решений для профессионалов

Руководство покупателя пластиковой нити для 3D-принтера - часть 3

Начало статьи по ссылке — часть 2
15 — PC-ABS

Поликарбонатный ABS-сплав (PC-ABS) представляет собой прочный термопластик, сочетающий прочность и термостойкость поликарбоната с гибкостью ABS. Широко распространенный в автомобильной промышленности, электронике и телекоммуникациях, он является одним из наиболее широко используемых промышленных термопластов в мире.

PC-ABS.png

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

В качестве филамента для 3D-печати PC-ABS обладает все теми же преимуществами, но есть и оборотная сторона — немного более сложный процесс печати. Во-первых, PC-ABS гигроскопичен, поэтому рекомендуется просушивать его перед печатью или, как минимум, хранить в надлежащих условиях. Во-вторых, он требует высокой температуры печати — не менее 260 °C. В-третьих, он имеет тенденцию к термоусадке, и, как следствие, деформации первого напечатанного слоя, поэтому также необходима высокая температура печатного стола (не менее 100 °C и не более 140 °C).

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ НИТЬ PC-ABS?

Функциональные прототипы, инструменты и мелкосерийные детали конечного использования, которые должны выдерживать небольшие сотрясения и удары.

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: сочетает в себе лучшие качества материалов PC и ABS

  • Минусы: для работы этим материалом необходимы высокие рабочие температуры нагревательного наконечника экструдера и печатного стола, филамент восприимчив к влаге, поэтому желательна предварительная просушка перед печатью

16 — PEEK

PEEK.png

Американская компания Imperial Chemical Industries (ICI) разработала полиэфирэфиркетон (PEEK) еще в 1980-х годах. В своей основной форме этот материал представляет собой полукристаллический полимер высокой чистоты, содержащий повторяющиеся мономеры двух эфирных групп и кетоновую группу.

Формула.jpg

PEEK относится к семейству полимеров поликетонов (PAEK), наряду с другими членами семейства, такими как PEK, PEEKK, PEKK или PEKEKK. Тем не менее, он затмевает своих родственников благодаря выдающимся свойствам и широкому полю применения, что делает его наиболее широко используемым среди этой конкретной группы полимеров.

Давайте посмотрим на некоторые из наиболее известных атрибутов PEEK.

 

Свойства PEEK:

  • PEEK обладает рядом привлекательных особенностей, особенно когда речь идет о производстве функциональных прототипов и деталей. Вот резюме наиболее важных свойств:

  • Высокая стойкость к температурам до 260°C (480 °F), а также к агрессивным жидкостям, газам и высокому давлению

  • Устойчив к большому числу растворителей, не подвержен гидролизу и способен использоваться без разложения с водой или паром под высоким давлением

  • Легкий вес: PEEK обладает низким удельным весом 1,3 г/см3, что составляет менее половины от веса алюминия и одну шестую от веса стали.

  • Самосмазывающийся материал — высокие антифрикционные свойства, низкое трение

  • Высокое сопротивление ползучести

  • Очень низкое истирание

  • Высокая стабильность размеров

  • Низкая воспламеняемость и небольшое выделение дыма при сжигании

  • Исключительные изоляционные свойства

  • Отличная устойчивость к стерилизации при высокой температуре

  • Полностью биосовместимый

Некоторые из этих свойств высокой устойчивости могут быть дополнительно улучшены путем комбинирования PEEK с композитными материалами, такими как стекловолокно, графит, дисульфид молибдена или углеродное волокно.

 

Ограничения PEEK

К сожалению, как и со всеми материалами, которые применяются в аддитивном производстве, PEEK также имеет некоторые ограничения.

Для начала, работа с ним возможна при очень высоких температурах. Температура плавления PEEK составляет от 343°С (649,4 °F).

Когда речь идет о химической стойкости, PEEK испытывает трудности в сопротивлении хлору/бромиду, концентрированной сере и азотной кислоте, а также кетонам и нитробензолу. PEEK также подвергается воздействию галогенов и натрия, что ограничивает его использование в определенных областях промышленности.

Кроме того, PEEK обладает низкой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Это можно обойти, добавив слой пигмента, который состоит из специальных частиц сажи. Углеродосодержащие марки обеспечивают улучшенную устойчивость к ультрафиолетовому излучению и могут использоваться в определенных областях, где требуется более высокая стойкость к ультрафиолетовому излучению.

В целом, технические преимущества и возможности намного перевешивают ограничения материала, открывая широкую область применения, где можно использовать объекты и детали на основе PEEK или даже заменять обычные материалы, такие как сталь или алюминий.

17 — PEKK

PEKK — высокоэффективный полимер семейства PAEK с широким диапазоном применения. Материал обладает высокой универсальностью: он сочетает в себе химическую стойкость, огнезащитные свойства и механические свойства, которые являются одними из самых высоких среди всех известных термопластичных материалов. Скорость кристаллизации немного медленнее, чем у PEEK, что значительно облегчает контроль и может привести к лучшей адгезии слоя. Благодаря улучшенной межслойной адгезии PEKK может достигать еще более высокого предела прочности по сравнению с PEEK.

PEKK.png

Благодаря своей химической стойкости PEKK может использоваться в качестве материала для компонентов, подверженных воздействию кислот и углеводородов, таких как топливо и смазочные материалы. Многие полимерные материалы, попадая в вакуум, начинают разлагаться, выделяя газообразные короткие полимерные цепочки или даже мономеры. У PEKK такая склонность к разложению с газообразованием очень слабо выражена — практически отсутствует, — поэтому из него можно изготавливать наружные детали космических аппаратов, находящиеся в вакууме, не опасаясь их разложения за счет газообразования. Наконец, его высокая рабочая температура делает его пригодным для производства компонентов, расположенных в моторных отсеках. Обычно подразумевается, что PEKK будет напечатан и оставлен в аморфном состоянии. PEKK очень чувствителен к влаге.

 

PEKK против PEEK

PEKK и PEEK имеют очень похожие химические структуры, за исключением двух ключевых отличий.

Формула2.jpg

Химические структуры PEEK (вверху) и PEKK (внизу) отмечаются различным расположением последней связи справа.

  1. PEKK заменяет одну из гибких эфирных связей более жесткой кетонной группой. Это увеличивает температуру стеклования (Tg) — там, где материал сначала начинает размягчаться — примерно на 15 °C выше PEEK.

  2. Вторая кетоновая группа является селективно орто- (прямой) или пара- (изогнутой) замещенной. Изменяя количество прямых и изогнутых участков, можно контролировать температуру плавления и скорость кристаллизации.

Например, полимер PEKK с 60% прямыми и 40% изогнутыми сегментами будет плавиться при температуре около 305 °C и настолько медленно кристаллизоваться, что его часто называют «псевдоаморфным».

Тот же полимер с 80% прямыми и 20% изогнутыми сегментами будет иметь температуру плавления около 360 °C и скорость кристаллизации, аналогичную PEEK.

Перестраиваемая скорость кристаллизации PEKK позволяет пользователю FFF использовать как экстремальные характеристики PAEK, так и более простую обработку аморфных материалов. Проще говоря, PEKK легче для 3D-печати, чем PEEK (то есть лучше адгезия к слою), и все же он предлагает аналогичные свойства прочности и сопротивления (то есть лучшую точность размеров).

Большинство пользователей нити PEKK сообщают об успешных отпечатках с первой попытки, и многие отмечают, что печатать им так же легко, как и ABS. Материал также доступен в типах, усиленных углеродным волокном.

18 — PEI / ULTEM — альтернатива PEEK

Хотя спрос на детали на основе PEEK растет в геометрической прогрессии в различных отраслях промышленности, фармацевтике, нефтехимии или упаковке для пищевых продуктов, его высокая стоимость удерживает его вне промышленности. К счастью для всех потребителей, есть альтернатива: ULTEM — производное полиэфиримида (PEI).

Полиэфиримид (PEI) представляет собой аморфный термопластик цветом от янтаря к прозрачному. Хотя оба материала — PEEK и PEI — имеют одинаковое сопротивление высокой температуре, они относятся к разным семействам термопластов. PEEK имеет несколько различных форм, у PEI, с другой стороны, отсутствует кетон в молекулярной структуре. Для полного анализа свойств материалов сравните PEEK и PEI.

Ultem.png

В 1982 году подразделение GE по производству пластмасс разработало PEI. В 2007 году компания SABIC приобрела права на его промышленное производство под зарегистрированной торговой маркой ULTEM. Кроме основного ULTEM производится ряд его менее дорогих модификаций, которые, как правило, отличаются по свойствам в сторону более низкой ударной вязкости и рабочей температуры, что может сделать их менее пригодными для использования в экстремальных условиях. В последние годы SABIC, производитель ULTEM, получил ряд аэрокосмических сертификатов, что позволяет использовать этот материал для изготовления способом 3D-печати пластиковых деталей для коммерческих самолетов.

PEI продает ряд производителей под их торговыми марками: такие как SABIC (Ultem), Ensinger (Tecapei), RTP (RTP PEI) или Quadrant (Duratron).

 

PEEK против ULTEM®

  • PEEK и ULTEM® очень похожи, но имеют свои различия:

  • Стоимость: ULTEM® более рентабелен, чем PEEK

  • Ударная вязкость: PEI имеет меньшую ударную вязкость, чем PEEK

  • Прочность на растяжение: PEEK имеет более высокую прочность на разрыв, чем PEI

  • Сертификаты: ULTEM® 3D-совместимая нить получила аэрокосмические сертификаты

  • Термостойкость: PEEK обладает более высокой термостойкостью, чем PEI

 

PEEK и ULTEM® цена нитей

Цена нити PEEK

Материал полиэфирэфиркетон (PEEK) является одним из самых дорогих пластиков на рынке: его оптовая цена от производителя может варьироваться от 400 до 700 долларов за килограмм.

Вот несколько производителей нити PEEK:

  • 3DXTech

  • 3D4Makers

  • eSUN

  • Solvay (KetaSpire PEEK)

Цена нити ULTEM®

PEI, или ULTEM®, является более дешевой альтернативой высокопроизводительному материалу PEEK. Стоимость за килограмм (опт от производителя) может варьироваться от 150 до 280 долларов.

Для справки, базовая нить PLA доступна всего за 15 долларов за килограмм.

Экзотика / Для хобби / Декоративные нити

Если раньше мы в основном фокусировались на физических характеристиках, таких как прочность, гибкость и долговечность, то следующие семь типов нитей для 3D-печати популярны из-за внешнего вида, состава и другим особых характеристик.

Благодаря своей экзотической природе, эти нити особенно популярны в домашних 3D-принтерах для хобби. Другими словами, это забавная категория!

Продолжение статьи по ссылке — часть 4