Замените литьевой АБС-пластик или полипропилен на Formlabs:выбор лучшего материала для 3D-печати

В мире традиционного производства «большая тройка» — АБС, полипропилен и нейлон — уже давно является золотым стандартом. Это «рабочие лошадки» литья под давлением, которые ценятся за предсказуемые механические свойства и надежность.

Но поскольку циклы разработки продуктов сокращаются, а спрос на функциональные детали, напечатанные на 3D-принтере для конечного использования, растет, инженеры все чаще ищут материалы для 3D-печати, которые не просто «выглядят как» эти пластики, но и ведут себя как они.

В Formlabs мы разработали библиотеку функциональных смол, специально предназначенных для устранения разрыва между прототипированием и производством. Так какую смолу Formlabs следует использовать при замене детали из АБС-пластика? Или создание функционального прототипа чего-то, что в конечном итоге будет отлито под давлением или изготовлено из нейлона? 

В этом руководстве будут рассмотрены самые популярные термопласты и какой материал Formlabs вам лучше всего выбрать, исходя из наиболее важных механических свойств для вашего применения.

Интерактивный

Нужна помощь в выборе материала для 3D-печати? Наш новый интерактивный мастер материалов поможет вам принять правильное решение о выборе материала, исходя из вашего применения и наиболее важных для вас свойств из нашей постоянно растущей библиотеки смол.

Порекомендуйте мне материал

Если вы ищете смолу Formlabs, которая может имитировать долговечность, жесткость и жесткость (без хрупкости) ABS, как в Lego® кирпичи, смола Tough 2000 — лучший выбор. 

АБС, или акрилонитрил-бутадиен-стирол, является одним из наиболее часто используемых термопластов, обычно массово изготавливаемых методом литья под давлением. Он чрезвычайно популярен для изготовления крупных внутренних компонентов автомобилей, таких как приборные панели и консоли, а также многих потребительских товаров, которые мы используем каждый день, таких как детские игрушки (кирпичики Lego®) или корпуса динамиков и кухонной техники. ABS также является одной из самых популярных нитей, используемых в 3D-принтерах для моделирования методом наплавления (FDM). 

Для 3D-принтеров SLA пользователи ищут прочный, жесткий материал с жесткостью, но не с жесткостью, доходящей до хрупкости. Для этих применений ближайшим аналогом является смола Tough 2000. Детали из прочной смолы 2000 нелегко сгибаются, обладают хорошей ударной вязкостью и выдерживают длительное использование. Хотя смола Tough 2000 имеет гораздо меньшую ударопрочность по Изоду с надрезом, чем пластик ABS, полученный литьем под давлением, преимущества 3D-печати в плане сложности конструкции и возможности настройки позволяют проектировать с учетом подобных ограничений. 

Образец

Tough 2000 Resin V2 — это прочный материал, прочность и жесткость которого сравнимы с акрилонитрил-бутадиен-стиролом (АБС), сочетающий в себе прочность с устойчивостью к высоким температурам и ползучести.

Запросить бесплатный образец

HDPE, или полиэтилен высокой плотности, легко идентифицировать как пластик массового производства для бутылок для шампуней, молочных кувшинов и контейнеров для чистящих средств (в кодах переработки пластика он стоит под номером два — ♴). Изделия из полиэтилена высокой плотности часто изготавливаются методом выдувного формования и обладают высокой устойчивостью к износу и трению. Эта износостойкость делает HDPE идеальным для живых петель и деталей, которые необходимо часто сгибать или нажимать без растрескивания. 

Лучшим материалом для сравнения материалов Formlabs для HDPE является смола Tough 1000. Смола Tough 1000 заменила нашу ранее очень популярную смолу Durable Resin в качестве материала для деталей, которым требуется превосходное удлинение при разрыве, гладкость поверхности и ударная вязкость. 

Смола Tough 1000 может заменить HDPE с точки зрения механических свойств практически в любом сценарии, за исключением тех, в которых присутствуют высокие температуры — несколько низкий HDT смолы Tough 1000 делает ее более склонной к небольшой деформации при нагревании.

Образец

Tough 2000 Resin V2 — это прочный материал, прочность и жесткость которого сравнимы с акрилонитрил-бутадиен-стиролом (АБС), сочетающий в себе прочность с устойчивостью к высоким температурам и ползучести.

Запросить бесплатный образец

Смола Tough 1000 может заменить полипропилен, полученный литьем под давлением, в ситуациях, когда сопротивление трению и гладкая податливость являются основными характеристиками, которые вы хотите воспроизвести. 

Полипропилен или ПП широко используется благодаря своим низким коэффициентам трения, изоляционным, химическим и ударопрочным свойствам. Его популярность отчасти объясняется его способностью адаптироваться к различным технологиям изготовления, а также способностью создавать детали из полипропилена различной толщины и жесткости. Детали из полипропилена можно использовать для самых разных целей, включая шприцы, одноразовые столовые приборы, автомобильные подстаканники и многое другое. ПП можно идентифицировать по символу переработки номер 5 (♷).

И смола Tough 1500, и смола Tough 1000 обладают одними из лучших качеств полипропилена. Вам следует выбрать смолу Tough 1000, если сопротивление трению и плавная податливость некоторых деталей из полипропилена — это то, что вам нужно. Однако, если вам нужна прочность и долговечность более толстых полипропиленовых деталей, вам следует выбрать смолу Tough 1500. 

Смола Tough 1500 идеально подходит для деталей, которым необходимо сбалансировать жесткость и пластичность, будь то совместимые механизмы или прочные корпуса с саморезами и защелками. Предельная прочность на разрыв и прочность на изгиб смолы Tough 1500 фактически превосходят полипропиленовые материалы, полученные традиционным литьем под давлением, хотя ее удлинение при разрыве значительно ниже. 

Нейлоновые материалы, напечатанные с помощью SLS 3D, такие как детали, напечатанные с помощью Formlabs Nylon 11 Powder, по химическому составу аналогичны полиамидам, полученным литьем под давлением. Не существует прямой «нейлоновой» смолы для 3D-принтеров SLA, но смола Tough 1000 может заменить нейлон 6, смола Tough 1500 может заменить нейлон 12, а смола Rigid 10K может заменить нейлон, наполненный стекловолокном.

Полиамиды, обычно называемые нейлонами, прочные и жесткие, но не хрупкие – они могут «отщелкиваться» и обладают превосходной термической и усталостной стойкостью. Полиамиды (нейлоны) имеют несколько различных структур. Обычно их обозначают числами, обозначающими количество атомов углерода в их исходных строительных блоках (мономерах). Например, нейлон 6 состоит из 6-углеродного строительного блока, а нейлон 12 — из 12-углеродного строительного блока.

Лучшим материалом Formlabs для замены нейлона массового производства является, конечно же, нейлон, напечатанный на 3D-принтере SLS — универсальный материал, такой как Nylon 12 Powder, который отлично подходит для прочных и долговечных деталей, или более специализированный, ориентированный на производительность материал, такой как Nylon 11 Powder. Кроме того, существуют очень специфические нейлоновые композиты, такие как Nylon 11 CF Powder, для чрезвычайно жестких деталей. 

Однако, если нейлон с 3D-печатью SLS невозможен и вам нужен полимерный материал Formlabs SLA, лучшая замена полиамида зависит от свойства материала, которое вас больше всего интересует. Полиамиды могут обладать рядом выдающихся механических свойств, поэтому решите, хотите ли вы больше всего жесткости, долговечности или ударной вязкости нейлона. Для обеспечения жесткости или замены наполнителя или композитного нейлона лучшим материалом может быть смола Rigid 10K Resin, которая чрезвычайно жесткая и плотная. Если вас больше интересуют гибкость и усталостная прочность нейлона 12, лучшим вариантом сопоставимой смолы является смола Tough 1500. Если вам нужен более «скользкий» материал нейлон 6, лучше всего подойдет смола Tough 1000.

Это вспомогательное оборудование, или производственные расходные материалы, разработано и используется компанией Eaton в ее офисе в Олеане, штат Нью-Йорк, для перемещения деталей через систему поточного производства единичных изделий. Первоначально изготовленный из делрина (слева), теперь он напечатан на 3D-принтере Fuse Series SLS порошком Nylon 12. 

Полиоксиметиленел (ПОМ), также известный как ацеталь или под коммерческим названием Delrin®, чрезвычайно популярен в производстве в качестве обрабатываемого пластика благодаря своей высокой жесткости, низкому трению и превосходной стабильности размеров. Поскольку он не сгибается, не растягивается и не впитывает влагу, он особенно популярен на заводах в качестве производственных расходных материалов или вспомогательных средств. 

Делрин обладает пластичностью ПП и жесткостью АБС-пластика, поэтому в зависимости от вашего варианта использования подойдет либо смола Tough 1000, либо смола Tough 2000. При более крупносерийном вспомогательном производстве, как в Eaton, замена расходных материалов Delrin на напечатанный на 3D-принтере SLS порошок Nylon 12 может сократить материальные затраты и трудозатраты, при этом достигая той же жесткости и долговечности, что и оригинальные детали Delrin. 

Не существует смол, которые химически были бы точно такими же, как ТПУ, полученный литьем под давлением, но есть нити FDM и порошки SLS, такие как эти две порошковые прокладки TPU 90A, напечатанные на 3D-принтере SLS, напечатанные с разной твердостью на серии Fuse с помощью редактора настроек печати. 

Термопластичный полиуретан, или ТПУ, представляет собой гибкий эластомер с превосходной прочностью, устойчивостью к химическим веществам и стойкостью к истиранию. Он используется для гашения вибраций, обуви и многих деталей, которые должны сгибаться и отскакивать назад или поглощать удары. ТПУ может производиться с различной твердостью по Шору, что делает конечный продукт более или менее жестким:от мягкого 50А до более твердого 90А+. 

Хотя у компании Formlabs есть материал ТПУ для серии предохранителей SLS (порошок ТПУ 90А), в составе ТПУ нет смолы. Однако вы можете заменить ТПУ массового производства деталями из смолы, напечатанными из эластичной смолы 50А для более мягких твердости и гибкой смолы 80А для немного более твердой твердости. 

Rigid 10K Resin может заменить PEEK в ситуациях, когда вам нужен чрезвычайно жесткий, прочный и жесткий материал. Многие пользователи Formlabs полагаются на Rigid 10K Resin при изготовлении инструментов для 3D-печати для литья под давлением, которые можно использовать в промышленных термопластавтоматах для тысяч снимков. 

Полиэфирэфиркетон, или PEEK, представляет собой промышленный высокоэффективный пластик, который можно использовать для замены металла в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и коммунальной сферах. Невозможно заменить PEEK одним материалом для 3D-печати — он слишком эффективен для различных свойств. Структурно другой, но родственный материал, называемый ПЕКК, легче обрабатывается и имеет многие из исключительных свойств ПЭЭК.

Однако, если вам нужна жесткость PEEK и вы можете пожертвовать частью его ударопрочности, подойдет смола Rigid 10K. Если вам нужна высокая термостойкость PEEK, то High Temp Resin — лучший выбор. А если вам нужна биосовместимость PEEK, то вам идеально подойдет линейка биосовместимых смол Formlabs, например BioMed Clear Resin, BioMed White Resin или BioMed Black Resin. 

Промышленные пластмассы, такие как ABS, PEEK и полипропилен, не будут полностью заменены материалами, напечатанными на 3D-принтере, в ближайшее время — слишком рентабельно и эффективно производить их с помощью литья под давлением, выдувного формования, термоформования и других процессов массового производства. 

Однако по мере того, как 3D-принтеры и материалы становятся более совершенными и технически совершенными, 3D-печатные детали могут заменить традиционные промышленные пластмассы во многих сценариях конечного использования:от потребительских товаров до вспомогательных средств для производства и функциональных прототипов. 

Смолы Formlabs во многих ситуациях являются хорошей заменой этим распространенным материалам. Они были специально разработаны и тщательно протестированы, чтобы гарантировать, что они могут работать так, как необходимо. 

Чтобы убедиться в этом, запросите бесплатный образец, напечатанный на 3D-принтере. Или свяжитесь с нашей командой, чтобы обсудить ваше конкретное приложение и получить индивидуальный образец одного из ваших файлов.