Замена литого ABS и полипропилена на Formlabs: выбор лучшего материала для 3D-печати

В мире традиционного производства «Большая тройка» — ABS, полипропилен и нейлон — долгое время являлись золотым стандартом. Это рабочие лошадки литья под давлением, ценятся за предсказуемые механические свойства и надежность.

Но по мере сокращения циклов разработки продукта и роста спроса на функциональные конечные детали, изготовленные 3D-печатью, инженеры все чаще ищут материалы для 3D-печати, которые не просто «выглядят как» эти пластики, а ведут себя как они.

В Formlabs мы разработали библиотеку функциональных смол, специально созданных для перемости между прототипированием и производством. Какую смолу Formlabs выбрать при замене детали из ABS? Или для функционального прототипа того, что в итоге будет лито или обработано из нейлона?

Это руководство пройдет по самым популярным термопластикам и какой материал Formlabs имеет больше всего смысла для вас, исходя из наиболее важного механического свойства для вашего приложения.

Интерактивный помощник

Нужна помощь в выборе материала для 3D-печати? Наш новый интерактивный мастер материалов поможет принять правильное решение на основе вашего приложения и свойств, которые для вас важнее всего, из нашей растущей библиотеки смол.

Рекомендуйте мне материал

Если вы ищете смолу Formlabs, способную имитировать долговечность, жесткость и прочность ( без хрупкости) ABS, как в кирпичиках LEGO®, лучший выбор — Tough 2000 Resin.

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) — один из самых распространенных термопластиков, обычно массово производимый литьем под давлением. Экстремально популярен для крупных внутренних автомобильных компонентов (панели приборов, консоли) и многих бытовых товаров: детские игрушки (кирпичики LEGO®), корпусы колонок и кухонных приборов. ABS также один из самых популярных филаментов для FDM-3D-принтеров.

Для SLA-принтеров пользователи ищут долговечный, жесткий материал с прочностью — но не такой прочностью, чтобы он был хрупким. Для этих приложений Tough 2000 Resin — ближайший аналог. Детали из Tough 2000 Resin не гнутся легко, имеют хорошую ударную прочность и выдерживают длительное использование. Хотя у Tough 2000 Resin значительно ниже устойчивость к удару по изноку (Notched Izod) чем у литого ABS, преимущества 3D-печати в сложности дизайна и кастомизации позволяют проектировать с учетом таких ограничений.

Запрос образца детали

Tough 2000 Resin V2 — надежный материал с прочностью и жесткостью, сравнимыми с ABS, сочетающий зудкость с высокой теплостойкостью и устойчивостью к ползучести.

Запросить бесплатный образец

HDPE (полиэтилен высокой плотности) легко узнается как массовый пластик для бутылок для шампуня, канистр для молока и емкостей для чистящих средств (код переработки №2 — ♴). Изделия из HDPE часто изготавливаются дутьем и высоко устойчивы к износу и трению. Эта износостойкость делает HDPE идеальным для шарниров-жизненных циклов и деталей, которые должны часто гнуться или вжиматься без трещин.

Лучший материал Formlabs для замены HDPE — Tough 1000 Resin. Tough 1000 Resin заменил наш ранее популярный Durable Resin как материал выбора для деталей, требующих отличной относительной удлинении при разрыве, гладкости поверхности и ударной прочности.

Tough 1000 Resin может заменить HDPE по механическим свойствам почти во всех сценариях, кроме тех, где присутствуют высокие температуры — относительно низкий HDT Tough 1000 делает его более склонным к деформации при нагреве.

Запрос образца детали

Tough 2000 Resin V2 — надежный материал с прочностью и жесткостью, сравнимыми с ABS, сочетающий зудкость с высокой теплостойкостью и устойчивостью к ползучести.

Запросить бесплатный образец

Tough 1000 Resin может заменить литой полипропилен в ситуациях, где трение и гладкая гибкость — главные характеристики для репликации.

Полипропилен (PP) широко используется за низкое трение, изоляционные свойства, химическую и ударную устойчивость. Популярность частично обусловлена способностью адаптироваться к разным технологиям fabricación, создавая широкий диапазон толщин и жесткостей. Детали из PP используются для шприцев, одноразовой посуды, автомобильных подстаканников и многого другого. PP идентифицируется символом переработки №5 (♷).

И Tough 1500 Resin, и Tough 1000 Resin обладают лучшими качествами полипропилена. Выбирайте Tough 1000 Resin, если ищете трение и гладкую гибкость некоторых деталей из PP. Если нужны прочность и долговечная жесткость более толстых деталей из PP — выбирайте Tough 1500 Resin.

Tough 1500 Resin идеален для деталей, балансирующих жесткость и дуктилность, будь то комплаентные механизмы или надежные корпуса с самонарезающими винтами и защелками. Предельная прочность на разрыв и прочность на изгиб Tough 1500 Resin фактически превосходят традиционно литой полипропилен, хотя удлинение при разрыве значительно ниже.

SLS 3D-печатанные нейлоновые материалы, как эти детали из Formlabs Nylon 11 Powder, химически идентичны литым полиамидам. Прямого «нейлонового» материала для SLA нет, но Tough 1000 Resin может заменить нейлон 6, Tough 1500 Resin — нейлон 12, а Rigid 10K Resin — стеклонаполненный нейлон.

Полиамиды, известные как нейлоны, прочны и жестки без хрупкости — они могут «щелкать» обратно и обладают отличной термической и устойчивостью к усталости. Полиамиды бывают нескольких структур, обычно идентифицируются числами, обозначающими число атомов углерода в стартовых блоках (мономерах). Например, нейлон 6 из 6-углеродного блока, нейлон 12 — из 12-углеродного.

Лучший материал Formlabs для замены массового нейлона — конечно, SLS 3D-печатанный нейлон: универсальный материал вроде Nylon 12 Powder для прочных долговечных деталей или специализированный Nylon 11 Powder. Также есть специфические композиты, как Nylon 11 CF Powder для экстремально жестких деталей.

Однако, если SLS-нейлон не вариант, и нужна смола Formlabs SLA, лучшая замена полиамиду зависит от того, какое свойство вам важнее. Полиамиды могут иметь разные выдающиеся свойства, решите: вам нужна жесткость, долговечность или ударная прочность нейлона больше всего. Для жесткости или замены наполненного/композитного нейлона лучший материал — Rigid 10K Resin, экстремально жесткий и плотный. Если интереснее гибкость и устойчивость к усталости нейлона 12 — лучший вариант Tough 1500 Resin. Для более «скользкого» нейлона 6 — Tough 1000 Resin.

Это производственное средство (расходник) спроектировано и используется Eaton на их объекте в Олине, штат Нью-Йорк, для перемещения деталей через их систему однопискового потока. Изначально обработанное из Delrin (слева), теперь 3D-печатается на серии Fuse SLS-принтера в Nylon 12 Powder.

Полиоксиметилен (POM), также известный как ацетал или под торговым названием Delrin®, экстремально популярен в производстве как механически обрабатываемый пластик благодаря высокой жесткости, низкому трению и отличной размерной стабильности. Поскольку он не гнется, не растягивается и не впитывает влагу, особенно популярен на заводах для расходников производства или производственных приспособлений.

Delrin имеет дуктилность PP и жесткость ABS, поэтому в зависимости от сценария может подойти либо Tough 1000 Resin, либо Tough 2000 Resin. Для более крупного производства приспособлений, как у Eaton, замена расходников из Delrin на SLS 3D-печатанный Nylon 12 Powder может снизить затраты на материалы и трудовое время — сохраняя ту же жесткость и долговечность, что и оригинальные детали из Delrin.

Смол, химически идентичных литому TPU, нет, но есть FDM-филаменты и SLS-порошки, как эти две прокладки из TPU 90A Powder, напечатанные на серии Fuse с разными дурометрами через Print Settings Editor.

Термополиуретан (TPU) — гибкий эластомер с отличной долговечностью, химической и абразивной устойчивостью. Используется для демпфирующих вибраций приложений, обуви и многих деталей, которые должны гнуться, возвращаться или поглощать удар. TPU можно производить с разной твердостью по Шору, делая конечный продукт более или менее жестким, от мягкого 50A до более жесткого 90A+.

Хотя у Formlabs есть материал TPU для SLS Fuse Series (TPU 90A Powder), смолы TPU нет. Однако массовый TPU можно заменить смольными деталями: Elastic 50A Resin для более мягких дурометров и Flexible 80A Resin для более жестких.

Rigid 10K Resin может заменить PEEK в ситуациях, где нужен экстремально жесткий, прочный, ригидный материал. Многие пользователи Formlabs используют Rigid 10K Resin для изготовления 3D-печатанных форм для литья под давлением, которые можно использовать в промышленных машинах для тысяч циклов.

Полиэтерэтеркетон (PEEK) — промышленный высокопроизводительный пластик, способный заменять металл в авиации, авто, медицине и энергетике. Нельзя заменить PEEK одним 3D-материалом — он слишком комплексно выполняет свои свойства. Структурно другой, но родственный материал PEKK легче обрабатывать и разделяет многие экстремальные свойства PEEK.

Однако, если вам нужна жесткость PEEK и вы готовы пожертвовать частью ударной устойчивости — Rigid 10K Resin подходит. Если нужна высокая теплостойкость PEEK — лучший выбор High Temp Resin. Если нужна биосовместимость PEEK — идеальны биосовместимые смолы Formlabs: BioMed Clear Resin, BioMed White Resin, BioMed Black Resin.

Промышленные пластики вроде ABS, PEEK и полипропилена не будут полностью заменены 3D-печатанными материалами в ближайшее время — слишком эффективно и дешево производить их литьем, дутьем, термоформованием и другими массовыми процессами.

Однако по мере развития 3D-принтеров и материалов, 3D-печатанные детали могут заменять традиционные промышленные пластики во многих конечных сценариях: от потребительских товаров до производственных приспособлений и функциональных прототипов.

Смолы Formlabs — хорошие замены для этих распространенных материалов во многих ситуациях. Они специально сформулированы и строго тестированы для обеспечения нужной производительности.

Убедитесь сами — запросите бесплатный 3D-печатанный образец. Или свяжитесь с нашей командой для обсуждения вашего приложения и получения кастомного образца из вашего файла.