С кои ултра полимери може да замените материалите стомана и алуминий и при какви условия може да ги 3D принтирате?
Сигурно знаете, че благодарение на 3D принтирането и напредването на технологиите, се създават високотехнологични ултра материали, които могат да заместят изработката на металните детайли?
Много индустрии, като автомобилна, ЖП, самолетостроене, нефтодобив, корабостроене и производство на елетроника, изискващи прецизност и устойчивост, се възползват именно от тази възможност. По-долу ще ви разкажем за това кои са тези ултра материали, къде могат да се използват и как така са по-добри от металните части. Нека да започваме.
Температура на топлинна деформация
Всеки материал се деформира при подлагането му на определена температура и това свойство е едно от онези, които определят неговата издръжливост. Ако създавате части за инженерно производство, то със сигурност ще ви интересува до колко градуса този детайл може да бъде нагрят преди да се деформира.
Стъклен преход на полимерите
Друг фактор, който е много важен при създаването на ултра материалите, е стъкленият преход на полимерите. Това е температурната точка, при която материалът започва да губи способността да поддържа формата си. Под тази температура материалът е твърд и чуплив, при огъване се връща към първоначалната си форма, над тази температура пък започва да става по-мек и при огъване формата му се деформира. При 3D принтирането, това е температурата, на която се нагрява материала, без да се свие. Материалите, които имат много ниска температура на стъклен преход на полимери губят формата си и се свиват дори и на слънце в по-горещ ден.
Какви свойства притежават ултра полимерите, които ги правят добри заместители на металните резервни части?
На първо място трябва да споменем, че има технически полимери за широко потребление (ABS, HIPS), инженерни полимери (NYLON (PA), PC, ASA) и ултра полимери (TPI, PEEK, PAEK, PEKK, PEI (ULTEM), PPS, PSU, PPSU, PVDF).
Детайли, направени от ултра материалите имат по-ниско тегло от металните елементи. Освен това не се нуждаят от масло, което да им позволява да функционират без триенето да ги унищожава. Издържат на износване и на оксидация, няма и вариант, в който един ултра материал да корозира. Колкото са по-добри температурата на топлинната им деформация и температурата на стъклен преход, толкова по-надеждни и издръжливи са тези материали.
При какви условия трябва да се 3D принтират?
За да се гарантират оптималните механични свойства на ултра полимерите е ключово те да се 3D принтират в контролирана работна среда при постоянна температура на работната камера, нагрята работна повърхност и дюза.
В България от скоро се намира и първата машина за високотемпературно 3D принтиране на miniFactory Ultra в шоурума на българския дистрибутор на 3D оборудване B2N Your 3D Partner. Този 3D принтер е специализиран за производство на ултра полимери благодарение на нагрятата си камера, която позволява да се принтират детайли на температура до 250 градуса. Естествено, целият процес минава под наблюдението и контрола на интелигентна мониторинг система, която разчита на най-прецизни сензори. Системата издава и сертификат за качество, ако такъв е необходим за принтирания елемент.
Индустрии, които заместват металните си компоненти с детайли от ултра полимери
Инженерни полимери са материали, които могат да се 3D принтират и в стандартни 3D принтери. Поликарбонатът (PC) например е с най -добрата устойчивост на топлина от тази група. Отпечатването с него обаче е изключително трудно, защото той се деформира повече от всеки друг материал. Температурата му на топлинна деформация е 140°C, а температурата за стъклен преход е 147°C. Този материал се свива с 0.83 - 0.89% при охлаждане до стайна температура.
От ултра полимерите много използвани са TPI, PEEK и Ultem (PEI). Тези материали не могат да бъдат отпечатани на стандартен принтер. Те изискват изключително високи температури и термична камера, като тези, които предлагат 3D принтерите на MiniFactory.
TPI притежава много висока издръжливост на топлина и на електрическа изолация. Това го прави много предпочитан материал в електрическите съоръжения. Друго негово преимущество е добрата му цена. Може да го срещнете в автомобилната индустрия и при части, подложени на висока температура.
PEEK (Полиетеретер кетон) притежава температура на топлинна деформация 260°C и температура на стъклен преход 143°C. CF-PEEK има изключително добри характеристики - висока механична издръжливост, висока топлинна издръжливост, химическа и електрическа. Отлична устойчивост на хидролиза, както и ниски емисии на дим и токсични газове. Единственият му недостатък е по-високата цена. Ще го откриете при изработката на лагери, предавки, втулки, уплътнения, както и при оборудването за нефтодобив и самолетни части.
Ultem (PEI или Полиетеримид) се използва в приложения, които изискват висока топлоустойчивост, висока якост и отлични електрически изолационни свойства. Можете да го откриете в електрическите ключове, изолационни части, както и в кондензатори. Разновидност на PEI се използва и в аерокосмическата индустрия, при корабостроенето и железопътната индустрия. Освен това го има в термостатите, вентилационната система и при модулите за окабеляване.
PEKK също има много висока механична, химическа и електрическа издръжливост. Материалът притежава много ниско съпротивление на частиците и е идеален за използване в космическата индустрия. Освен това има много ниско отделяне на газове и изключителна устойчивост при екстремни условия. Ще го срещнете в ЖП индустрията, при изработката на тави и в изолационни материали.
