Понимание магнитной железной нити для 3D-печати:материалы, свойства и применение

Что такое 3D-печать магнитным железом?

3D-печать магнитным железом — это использование пластиковых нитей, наполненных железом, для 3D-печати деталей, которые кажутся металлическими. Печать этой нитью осуществляется с помощью совершенно другого процесса, чем методы, используемые для печати порошковым металлом, такие как DMLS и SLM, которые расплавляют и сплавляют объемный металлический порошок для создания металлических деталей. Напротив, готовые детали, напечатанные с использованием магнитной железной нити, остаются пластиковой матрицей с металлическим наполнителем. Хотя детали, напечатанные с помощью магнитной железной нити, имеют металлический вид, их прочность и долговечность почти такие же, как у исходного полимера PLA. Детали, напечатанные этими специальными нитями, могут быть более хрупкими, чем стандартные PLA. Использование этих нитей для печати деталей сделает готовые детали ферромагнитными, а это означает, что магнитные материалы будут прилипать к ним. Дополнительную информацию можно найти в нашем руководстве по 3D-печати.

Каков состав магнитной железной нити?

Состав нити для 3D-печати магнитным железом зависит от производителя нити. Однако в целом процентное содержание магнитного железа в нити составляет около 5-15% от общего объема или веса нити. Оставшийся объем или весовой процент включает основной термопластичный материал. Более высокий процент железа приводит к более металлическому покрытию и более сильным ферромагнитным свойствам, но приводит к усложнению печати и хрупкости деталей. Помимо PLA, ABS и нейлона, они также могут быть наполнены железными порошками для изготовления магнитных нитей.

Каковы свойства магнитной железной нити?

Несмотря на металлический внешний вид, детали, напечатанные с помощью магнитной железной нити, не имеют многих общих характеристик с реальными металлами. В списке ниже описаны некоторые свойства нитей магнитного железа:

Изготавливают детали с металлическим блеском.
Они обладают ферромагнитными свойствами (железо и другие магнитные материалы притягиваются к деталям, напечатанным с помощью нитей магнитного железа для 3D-печати).
Они имеют прочность и свойства (механические, термические, электрические, химические, степень биоразлагаемости и пригодность к вторичной переработке) больше похожие на первичный термопластичный матричный материал, чем на добавленный металл.
Они имеют плотность примерно в 1,5 раза выше, чем базовый полимерный материал.
Частицы металлического порошка являются абразивными, что увеличивает скорость износа экструзионного сопла принтера по сравнению с нитью, состоящей только из пластика.
Способность перемычки и поддержки плохая из-за повышенной плотности нити из-за железных порошков.

Сравнение свойств магнитной железной нити

В таблице 1 ниже показано сравнение некоторых характеристик различных нитей для 3D-печати:

Таблица 1. Характеристики магнитного PLA, наполненного железом, по сравнению с PLA и ABS

Недвижимость

Прочность

Магнитный PLA с железным наполнителем

Низкий

Стандартный PLA

База

АБС

Высокий

Недвижимость

Гибкость

Магнитный PLA с железным наполнителем

Минимальный

Стандартный PLA

Некоторые

АБС

Подробнее

Недвижимость

Плотность

Магнитный PLA с железным наполнителем

До 1,5 x базовой нити

Стандартный PLA

База

АБС

Низкий

Недвижимость

Внешний вид

Магнитный PLA с железным наполнителем

Металлик

Стандартный PLA

Блестящий

АБС

Блестящий

Недвижимость

Износ сопел во время печати

Магнитный PLA с железным наполнителем

Высшее

Стандартный PLA

Стандартный

АБС

Стандартный

Недвижимость

Возможности объединения и поддержки

Магнитный PLA с железным наполнителем

Бедный

Стандартный PLA

Хорошо

АБС

Хорошо

Недвижимость

Биоразлагаемый?

Магнитный PLA с железным наполнителем

Да

Стандартный PLA

Да

АБС

Нет

Каковы ограничения 3D-печати магнитным утюгом?

Нити с металлическим наполнителем известны тем, что их трудно печатать, и они ничем не отличаются от нитей из магнитного железа. Ограничения 3D-печати магнитным утюгом касаются настроек печати и их влияния на качество конечной детали. Одна из проблем заключается в том, что мелкие частицы порошка магнитного железа внутри нити истирают кончик сопла, что приводит к ускоренному износу.

Еще одним ограничением является плохая способность нитей из магнитного железа поддерживать перемычки и выступы. Это ограничение связано с повышенной плотностью нити в результате добавления металлических порошков.

Наконец, фракция металлического порошка может стать причиной засоров и застреваний во время печати. Это означает, что параметры печати, такие как скорость и подача печати, толщина слоев и расстояние отвода, должны быть точно настроены и оптимизированы, чтобы найти наилучшие настройки для конкретного отпечатка. По сравнению со стандартными нитями, такими как PLA, детали, напечатанные с помощью магнитной железной нити, требуют более пристального внимания к деталям процесса для достижения деталей желаемого качества.

Почему магнитное железо используется в 3D-печати?

Нити для 3D-печати из магнитного железа используются в 3D-печати для создания деталей, имеющих металлический вид, без необходимости использования дорогостоящего металлического 3D-принтера или традиционных процессов изготовления металлов. Детали с реалистичным металлическим блеском, такие как скульптуры, украшения, украшения, реквизит и реплики, являются одними из наиболее распространенных применений магнитных железных нитей в 3D-печати. Помимо декоративных деталей, детали, напечатанные с помощью этих нитей, находят все более широкое применение в различных датчиках и исполнительных механизмах, небольших двигателях и компьютерных запоминающих устройствах. Хотя с помощью нитей для 3D-печати магнитным железом можно создавать детали, похожие на железо, эти детали не имеют физических или химических характеристик железа. Ни в коем случае нельзя использовать деталь, напечатанную магнитными железными нитями, вместо металлической детали, за исключением случаев, когда деталь не несет нагрузки или предназначена только для эстетического вида.

Как использовать магнитное железо в 3D-печати?

Печать с использованием магнитных железных нитей может оказаться более сложной задачей, чем печать с использованием стандартных нитей, но это не невозможно. Ниже перечислены некоторые из лучших практик использования магнитного железа в 3D-печати:

Небольшие железные порошки, присутствующие в нити, могут истирать и быстро изнашивать латунные сопла. Для нитей с металлическим наполнителем используйте износостойкую насадку из закаленной или нержавеющей стали. Регулярно проверяйте степень износа насадки.
Стандартные насадки имеют отверстие диаметром 0,4 мм. Частицы металла имеют тенденцию скапливаться вокруг отверстия и препятствовать прохождению нитей. Чтобы избежать слипания вокруг отверстия, используйте насадку с отверстием большего размера (0,5–0,6 мм).
Поскольку нити с металлическим наполнителем плотнее стандартных полимерных нитей, они тяжелее для нити данного размера. Этот увеличенный вес может привести к провисанию или поломке нити, когда инструкции по печати требуют заполнения зазора или печати с выступом. Если можно, избегайте печати деталей с перемычками или выступами при использовании магнитной железной нити для 3D-печати.
Поскольку нити с металлическим наполнителем хрупкие, они могут легко сломаться или треснуть. Эта проблема может возникнуть, если путь печати нити имеет слишком много острых углов между катушкой и экструдером. Чтобы решить эту проблему, минимизируйте расстояние между катушкой и экструдером — чем ближе они друг к другу, тем лучше.
Металлические порошки в нити затрудняют втягивание расплавленного материала экструдером обратно в сопло во время печати. Это сокращение приводит к образованию пятен материала в начале и конце определенного сегмента печати. Оптимизируйте настройки отзыва, чтобы избежать его.

Каковы наилучшие настройки конфигурации для 3D-печати магнитным железом?

Компания Protoplant, Inc. производит популярную магнитную железосодержащую нить под торговой маркой Protopasta. Хотя настройки принтера для нитей с металлическим наполнителем различаются в зависимости от производителя, настройки, которые Protopasta рекомендует для своей магнитной PLA-нити с железным наполнителем, можно считать типичными и перечислены в Таблице 2 ниже:

Таблица 2. Настройки 3D-принтера с магнитным железом

Настройка принтера

Температура кровати

Значение

Температура окружающей среды до 60 ℃

Настройка принтера

Температура сопла

Значение

185-215 ℃

Настройка принтера

Скорость печати

Значение

10-20 мм/с (первый слой); 20-80 мм/с (остальная часть)

Настройка принтера

Скорость вентилятора экструдера

Значение

10–20 % от максимальных оборотов в минуту

Настройка принтера

Отзыв

Значение

Минимальный

Настройка принтера

Высота слоя

Значение

0,15-0,20 мм

Настройка принтера

Кровать с принтом

Значение

Нанесите исчезающий клей, малярный скотч или PEI

Какова лучшая скорость 3D-печати магнитным утюгом?

Наилучшая скорость 3D-печати для магнитных нитей, наполненных железом, составляет 10–20 мм/с для первого слоя и 20–80 мм/с для всех последующих слоев. Используйте более низкую скорость печати в начале печати, чтобы обеспечить прилипание к печатному столу. После нанесения первого слоя скорость печати следует увеличить, чтобы предотвратить засорение и замятие сопла.

Какова температура плавления магнитной железной нити?

Температура плавления магнитной железной нити для 3D-печати примерно такая же, как у стандартного PLA (180-190 ℃) для нити Protopasta, поскольку на самом деле плавится только пластик, а не металлические порошки. Однако, поскольку нити с металлическим наполнителем более хрупкие, чем их аналоги без наполнителя, для снижения хрупкости может потребоваться использование немного более высоких температур.

Нужна ли печатная платформа с подогревом при печати магнитным утюгом?

Нет, при печати магнитными нитями, наполненными железом, подогреваемая платформа не требуется. Но они могут быть чрезвычайно полезными. Более высокие температуры стола могут улучшить адгезию стола, помочь снизить остаточные напряжения в печатных деталях и предотвратить коробление. Кровати могут иметь температуру, соответствующую температуре окружающей среды, или достигать 60 ℃.

Какова хорошая толщина стенки магнитного утюга для 3D-печати?

Хорошая толщина стенок деталей, напечатанных магнитными железными нитями, аналогична толщине стенок их первичного основного пластика. Для магнитно-наполненного железом PLA толщина стенок рекомендуется составлять 1,5 мм, при этом 0,8 мм является абсолютным минимумом.

Какова хорошая плотность стенок магнитного утюга для 3D-печати?

«Хорошая» плотность заполнения для 3D-печати магнитным утюгом сводится к желаемым свойствам конечной напечатанной детали. Существует корреляция между плотностью стенок или заполнения и прочностью полученных 3D-печатных деталей. Если вас беспокоит поддержание высокой скорости печати, рассмотрите возможность использования более низкой плотности заполнения (15–50%). Снижение плотности заполнения приведет к тому, что детали потенциально могут легко сгибаться и ломаться из-за хрупкости металлонаполненных нитей, но печать на высоких скоростях можно использовать для быстрой проверки геометрии и эстетики детали. Рассмотрите возможность использования более плотного заполнения (50–80 %) для функциональных и долговечных деталей.

В чем разница между магнитным железом и PLA в 3D-печати?

Самая большая разница между печатной нитью из чистого PLA и магнитной PLA, наполненной железом, заключается в том, что магнитный PLA, наполненный железом, является магнитным. Эти металлические порошки приводят к созданию более хрупких деталей и заданий на печать, которые требуют более точной настройки и внимания, чем стандартные детали из PLA. Детали, напечатанные магнитным железом, могут иметь металлический вид и проявлять магнитные свойства, но сохраняют многие из тех же характеристик и свойств, что и стандартный PLA.

Сводка

В этой статье представлена магнитная железная нить для 3D-печати, объяснено, что это такое, и обсуждаются различные факторы, которые следует учитывать при ее использовании в 3D-печати. Чтобы узнать больше о нити для 3D-печати магнитным железом, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей, включая 3D-печать и другие дополнительные услуги для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное ценовое предложение без каких-либо обязательств.

Отказ от ответственности

Содержимое этой веб-страницы предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности, полноты или достоверности информации. Любые параметры производительности, геометрические допуски, конкретные конструктивные особенности, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет доставлено сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, желающие получить расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим деталям. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими положениями и условиями.

Дин МакКлементс

Дин МакКлементс — дипломированный инженер с отличием в области машиностроения с более чем двадцатилетним опытом работы в обрабатывающей промышленности. Его профессиональный путь включает в себя важные должности в ведущих компаниях, таких как Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace и Hyster-Yale, где он развил глубокое понимание инженерных процессов и инноваций.

Прочтите другие статьи Дина МакКлементса

Fusion 360 против SolidWorks:подробный разбор САПР Объяснение модуля Юнга:ключевые определения, типичные значения и практические примеры

3D печать

Производственный процесс

3D печать

Система управления автоматикой

Промышленные технологии