Промышленные применения AT & 3D решений для профессионалов

Высокоэффективные полимеры, как альтернативное решение.

06.06.2022 Время чтения: 7 мин.
Сложность:
97 7

Полимерные материалы использовались с самого начала развития 3D-печати, они и в настоящее время остаются наиболее часто применяемыми материалами как альтернатива металлической 3D-печати в различных индустриях промышленности. Несомненно, что в течение 10 лет все основное внимание было сфокусировано на развитии и создании металлических 3D-принтеров и новых металлических материалов. Сегодня же, аддитивное производство продолжая расширять линейку металлических порошков, начали снова обращать все больше внимание на полимерные материалы в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная и энергетическая. Это стало возможно после появления на рынке новых полимерных материалов, имеющих эксплуатационные характеристики, которые позволяют улучшать функциональные возможности напечатанной детали, произведенной 3D-печатью даже в нагруженных компонентах.

Хотя термин высокоэффективные полимеры не являются научным термином, они как правило имеют отличные механические, термические и химические свойства при эксплуатации их в средах, требующих термоустойчивости к высоким температурам (более 149C), высокого давления и к коррозионным химическим веществам. По своим характеристикам материалы также могут эксплуатироваться при минусовых температурах, с хорошими электроизоляционными и шума поглощающимися свойствами.

Руководствуясь современными требованиями в аэрокосмической и автомобильной промышленностях в использовании более легких, многофункциональных материалов, отрасли стремятся заменить металлические детали на не металлические, используя их как альтернатива к традиционным материалам. Применение данных материалов успешно используются в сложных многокомпонентных деталях, которые могут являться компонентом системы или использоваться для создания оснастки, форм для дальнейшей отливки. Эти материалы по своим свойствам могут быть легче, дешевле при производстве, чем металлические и даже могут их превосходить по механическим свойствам.

Те свойства, которыми обладают эти полимеры делая их высокоэффективными, часто также затрудняют или делают невозможным их производство с использованием обычного оборудования для аддитивного производства без высокотемпературных процессов. Процесс не так прост, как в создание форм для традиционных полимеров, используемых в литье под давлением для аддитивного производства. Исходя из этих ограничений и необходимости создания структур при 3D-печати в процессе аддитивного производства, количество доступных высокоэффективных полимеров ограничено.

Высокоэффективные полимеры (разновидности инженерных пластиков) в основном доступны в формах нитей и порошков для экструзии материалов и процессов спекания порошкового слоя. К ним относятся:

  • Полиэфиримид (PEI)
  • Полиэфирэфиркетон (PEEK)
  • Полиэфиркетонкетон (PEKK)
  • Поливинилиденфторид (PVDF)
  • Полифенолсульфон (PPSF)
  • Полифениленсульфид (PPS)
  • Полиамид-имид (PAI)

Армированные полимеры, которые включают в себя углеродные и другие волокна для прочности, также считаются высокоэффективными полимерами. Их области применения в космических спутниках, авиационных и автомобильных внешних компонентах, а также различных прокладках, уплотнениях и всевозможных соединениях.

Легковесные материалы с более низкой стоимостью оказались интересными для использования их в различных отраслях. Ожидается, что рост применения в производстве функциональных деталей с использованием высокоэффективных полимеров расширит рынок их производства для применения в аддитивном производстве. По данным MarketsandMarkets, ожидается, что рынок высокопроизводительной 3D-печати вырастет с 72 миллионов долларов в 2020 году до 202 миллионов долларов к 2025 году.

В нашей стране в условиях жестких санкций 3D-печать с использованием высокоэффективных полимеров, может в кратчайшие сроки наладить любое производство по изготовлению деталей, которые по ряду причин невозможно ввести в Российскую Федерацию. Возможно, эта статья поможет определиться нашему Российскому бизнесу и задаст вектор к развитию этого направления.