5 самых эффективных промышленных FDM-пластиков

Моделирование методом наплавления (FDM) — это простая и универсальная технология 3D-печати, в которой для создания готовой детали используется расплавленный термопластический материал. Во время этого процесса термопластичный материал FDM расплавляется внутри нагретого печатного сопла машины FDM, а затем выдавливается на заданную траекторию, слой за слоем, пока деталь не будет сформирована. FDM — один из наиболее широко используемых процессов аддитивного производства, доступных сегодня.

Распространенным заблуждением является то, что FDM можно использовать только для 3D-прототипирования и моделирования. Фактически, FDM часто используется для создания высокопроизводительных промышленных деталей в аэрокосмической, автомобильной, робототехнической и электронной отраслях. Общие примеры включают компоненты салона самолета, запасные части для автомобилей, а также приспособления и приспособления промышленного класса. Производство этих высокопроизводительных деталей было бы невозможно без использования высокоэффективных пластмасс. Вот все, что вам нужно знать о пяти наиболее эффективных материалах, используемых в процессе FDM.

1. ULTEM® ПЭИ

ULTEM®, торговая марка полиэфиримида (PEI), уже более 30 лет является основным продуктом в обрабатывающей промышленности и остается одной из немногих коммерчески доступных аморфных термопластичных смол, специально разработанных для работы в экстремальных условиях. Этот прочный и легкий пластиковый материал FDM может выдерживать температуру до 217°C в течение длительного периода времени и оставаться стабильным при колебаниях температуры. Более того, он по своей природе огнестойкий и выделяет минимальное количество дыма.

Механические характеристики ULTEM включают:

• Прочность на разрыв при разрыве (73 °F):15 200 фунтов на дюйм
• Прочность на изгиб (73 °F):22 000 фунтов на кв. дюйм
• Удлинение при разрыве (73 °F):60 %
• Точка плавления:426 °F

Благодаря своей прочности и долговечности ULTEM® часто используется в высокопроизводительных промышленных приложениях, таких как печатные платы и оборудование для приготовления пищи и стерилизации. Кроме того, поскольку он устойчив к растрескиванию при контакте с жирами, маслами, спиртами, кислотами и другими водными растворами, ULTEM® идеально подходит для автомобильной промышленности и деталей самолетов.

Вы можете найти ULTEM® в компонентах трансмиссии, противопожарных устройствах, чехлах для сидений самолетов и многом другом. Несмотря на все свои сильные стороны, разработчики продуктов должны знать, что этот материал FDM очень дорог и подвержен растрескиванию в присутствии полярных хлорированных растворителей.

2. Нейлон 6

Нейлоны представляют собой семейство высокоэффективных инженерных термопластов, известных своей превосходной прочностью и жесткостью без ущерба для ударопрочности. Этот материал FDM можно комбинировать с широким спектром различных добавок для достижения определенных химических и механических свойств, что делает его чрезвычайно универсальным и применимым во многих различных случаях использования. Нейлон 6 — перерабатываемый и высокоэластичный филамент, который особенно хорошо подходит для промышленных FDM-приложений.

Нейлон 6 обладает высокой прочностью при высоких температурах, хорошей ударной вязкостью при низких температурах и хорошей усталостной прочностью. Кроме того, его гладкие, похожие на стекло волокна обеспечивают превосходную стойкость к истиранию. Общие области применения включают промышленные шнуры, электрические молдинги, компоненты топливной системы и замену металлических подшипников или втулок. Механические характеристики неармированного нейлона 6 включают:

• Прочность на растяжение:76 МПа
• Прочность на изгиб:110 МПа
• Твердость:116, Роквелл
• Температура плавления:428 °F (220 °C)

3. Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС)

ABS представляет собой прочный, жесткий и ударопрочный технический термопластик с высокими эксплуатационными характеристиками. Инженерам и командам разработчиков нравится работать с этим материалом, потому что он остается механически прочным и стабильным с течением времени без ущерба для обрабатываемости. ABS легко сваривается и легко обрабатывается на стандартном оборудовании, а его низкая температура плавления делает его особенно подходящим для обработки на станке FDM. Дизайнерам нравится высокая яркость поверхности ABS и отличный внешний вид поверхности.

Механические характеристики ABS включают:

• Удлинение при разрыве:10–50 %
• Предел прочности при разрыве:29,8–43 МПа
• Прочность на растяжение при пределе текучести:29,6–48 МПа
• Модуль изгиба:1,6–2,4 ГПа

Тем не менее, этот пластиковый материал FDM имеет свои недостатки. Несмотря на то, что ABS устойчив к истиранию и ударам, он плохо сопротивляется атмосферным воздействиям и легко царапается. Он также имеет плохую устойчивость к растворителям, кетонам и сложным эфирам. Некоторые смазки вызывают растрескивание ABS под напряжением. Однако, если вы сможете обойти эти болевые точки, вы обнаружите, что у вас есть прочный материал FDM для промышленного применения. Обычно используются фитинги для труб, автозапчасти и корпуса электронных устройств.

4. Поликарбонат (ПК)

Поликарбонат представляет собой высокотехнологичную аморфную термопластичную смолу технического класса. Прочнее, чем полиметилметакрилат (ПММА) и более жесткая, чем нейлон, этот FDM-пластик долговечен и известен тем, что сохраняет свой цвет и прочность с течением времени и в стрессовых условиях.

ПК легкий, устойчивый к истиранию, огнестойкий и термически стабильный до 135°C. Он также устойчив к разбавленным кислотам, алифатическим углеводородам и спиртам. Однако стоит отметить, что ПК чувствителен к абразивным щелочным чистящим средствам, ароматическим и галогенированным углеводородам.

С точки зрения дизайна ПК также предлагает дизайнерам большую гибкость. Этот материал очень прозрачен, может пропускать 90% света так же, как стекло, а прозрачный поликарбонат имеет показатель преломления 1,584. Листы ПК также доступны в различных оттенках, которые подойдут для любой эстетики. Чтобы прозрачный материал FDM оставался кристально чистым, дизайнеры должны следить за пожелтением после длительного воздействия УФ-излучения. Обычно этот материал FDM применяется для изготовления защитных касок, пуленепробиваемых стекол, линз автомобильных фар, медицинских устройств и электрических компонентов.

Механические характеристики поликарбоната включают:

• Прочность на растяжение:9 500 фунтов на квадратный дюйм
• Модуль изгиба:345 000 фунтов на квадратный дюйм
• Температура теплового прогиба при 264 фунтах на кв. дюйм:270 °F
• Коэффициент линейного теплового расширения:3,8 дюйма/дюйм/°Fx10-5

5. Полифенилсульфон (PPSF)

Как и поликарбонат, PPSF представляет собой прочный, прозрачный и огнестойкий материал FDM. С температурой теплового изгиба 274 °C и температурой непрерывного использования 260 °C PPSF идеально подходит для высокопроизводительных пластиковых деталей, которые будут использоваться в высокотемпературных средах, таких как автоматические выключатели и салоны самолетов.

PPSF также обладает хорошими электроизоляционными и диэлектрическими свойствами, высокой стойкостью к гамма-излучению и очень низким коэффициентом водопоглощения. Этот материал также физиологически инертен, поэтому подходит для контакта с пищевыми продуктами.

Механические характеристики включают:

• Предел прочности при разрыве:75,8–76 МПа
• Удлинение при разрыве:30–90%
• Модуль изгиба:2,38–2,41 ГПа
• Электрическая прочность диэлектрика:14,2–20 кВ/мм

Стоит отметить, что PPSF, как и ULTEM®, может быть непомерно дорогим для некоторых продуктовых команд. Кроме того, его низкая прозрачность может ограничивать определенные параметры дизайна.

Выбор правильного пластика FDM для вашего следующего проекта

Моделирование методом наплавления — это универсальный процесс аддитивного производства, хорошо подходящий для прототипирования, моделирования и изготовления высокопроизводительных деталей промышленного уровня. ULTEM® (PEI), нейлон, АБС-пластик, поликарбонат и полипропилен — все это материалы для 3D-печати FDM, обладающие прочностью и термостойкостью, чтобы выдерживать ряд высокопроизводительных приложений во многих отраслях.

Тем не менее, эти пять печатных материалов FDM — лишь верхушка айсберга. Есть много других высокоэффективных пластиков на выбор, и командам разработчиков легко растеряться в огромном количестве вариантов. Работа с опытным партнером-производителем значительно упрощает выбор материала FDM.

Команда Fast Radius имеет многолетний опыт работы с технологиями 3D-печати, включая 3D-печать FDM. Наша команда опытных дизайнеров, инженеров и технологов может помочь вам выбрать пластиковый материал FDM, который идеально подходит для вашего следующего проекта, а также помочь оптимизировать полный жизненный цикл разработки продукта. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.

Подробнее о том, когда следует использовать FDM и другие технологии аддитивного производства, см. в ресурсном центре Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату