Материалы для печатного стола
2.1.1.1. Алюминиевая платформа
Параметры марки сплава Д16:
αД16 = 22 ∙ 10-6 К-1 при Т = 20°C – 100°C; 23,4 ∙ 10-6 К-1 при Т = 20°C – 200°C;
24,8 ∙ 10-6 К-1 при Т = 20°C – 300°C.
λ Д16 закалённого = 116 Вт/(м ∙ К)
λ Д16 отожжённого = 169 Вт/(м ∙ К)
СД16 = 922 Дж/(кг·К) [2,3]
Основные преимущества: равномерный прогрев, не подвержен темепартурной деформации [4].
Основные недостатки: большое температурное расширение, не критично для платформы размером до 200 х 200 мм, мягкий материал платформы [4].
Как поверхность без подогрева подходит для работы с PLA и другими низкотемпературными пластиками [4].
2.1.1.2. Стеклянная платформа
В 3D печати обычно используется закалённое стекло, боросиликатное стекло и ситалловое стекло. Также используется и простое стекло, но по сравнению с другими аналогами стеклянной платформы оно обладает наихудшими свойствами. В некоторых случаях применяют перфорированное стекло, обеспечивающее хорошее сцепление изделия и печатной поверхности [4,5,6].
1) Обычное стекло
α Листового стекла = (7-9) ∙ 10-6 К-1 при Т = -40°C до +300°C.
λ Листового стекла = 1 Вт/(м ∙ К)
С Листового стекла = 720 Дж/(кг·К) [7]
Основные преимущества: глянцевая поверхность изделий на нижней части, дешевизна и легкозаменяемость [5].
Основные недостатки: плохая теплостойкость, неустойчиво к перепаду температур, менее прочное, чем другие стеклянные платформы [4,5].
2) Закалённое стекло
Закаленное стекло - представляет собой листовое стекло, полученное путем нагревания до температуры 680℃ и быстрого охлаждения воздухом с обеих сторон. Обладает механической прочностью и жаростойкостью, остаточным механическим напряжениям на поверхности изделия [8].
|
|
|
α Закалённого стекла = 9 ∙ 10-6 К-1 при Т = -40°C до +300°C
λ Закалённого стекла = 1 Вт/(м ∙ К)
С Закалённого стекла = 720 Дж/(кг · К) [9]
Основные преимущества: устойчиво к большим механическим нагрузкам и высоким температурам до 250°C [10].
Основные недостатки: по сравнению с ситалловым и боросиликатным стеклом обладает большим коэффициентом теплового расширения и более низкими адгезионными свойствами [6].
3) Боросиликатное стекло
Боросиликатное стекло - силикатное стекло, содержащее оксид бора от 7% до 15%. В результате стекло обладает высокой термостойкостью, водостойкостью и кислотостойкостью. Его делят на классы 1,2 и 3 в зависимости от коэффициента температурного (линейного) расширения [11].
α Боросиликатного стекла 1 класса = 3,1 – 4 ∙ 10-6 К-1 при Т = 20°C до 300°C
α Боросиликатного стекла 2 класса = 4,1 – 5 ∙ 10-6 К-1 при Т = 20°C до 300°C
α Боросиликатного стекла 3 класса = 5,1 – 6 ∙ 10-6 К-1 при Т = 20°C до 300°C
λ Боросиликатного стекла = 1 Вт/(м ∙ К)
|
|
|
С Боросиликатного стекла = 800 Дж/(кг · К) [11]
Основные преимущества: устойчиво к механическим нагрузкам и высоким температурам до 353°C, обладает низким коэффициентом теплового расширения, хорошие адгезионные свойства, в сравнении с обычным стеклом [6,11].
Основные недостатки: по сравнению с ситалловым стеклом обладает более высоким коэффициентом теплового расширения и более низкими адгезионными свойствами [6].
4) Ситалловое стекло
Ситаллы по химическому составу схожи со стёклами, но отличаются от них наличием кристаллической фазы основных компонентов, связанных стекловидной связкой. В зависимости от применяемой марки материала α = 1,5 – 5,2 ∙ 10-6 К-1, некоторые марки ситаллов имеют α = ±0,15 - ±0,40 ∙ 10-6 К-1 [12].
Основные преимущества: в зависимости от марки может выдерживать высокие температуры от 300°C до 1000°C, обладает хорошими адгезионными свойствами и механическими характеристиками [12].
Основные недостатки: с точки зрения свойств материла для платформы печатного стола отрицательные свойства отсутствуют.
5) Перфорированное стекло
Специальное закаленное стекло с перфорированным покрытием может обеспечить хорошее прилипание изделия к рабочей платформе, образовывая зацепления между поверхностью и моделью, что позволяет улучшить механическую адгезию печатного стола [6,13].
|
|
|
2.1.1.3. Акриловая платформа
органическое стекло (акрил) представляет собой пластифицированный или непластифицированный полимер метилового эфира метакриловой кислоты [14]. Обладает не очень высокой Тэксп, но есть специальные термостойкие марки материала, выдерживающие высокие температуры [15,16].
Параметры органического стекла марки PLEXIGLAS GS 0F00 фирмы Röhm:
α PLEXIGLAS GS 0F00 = 7 ∙ 10-5 К-1 при Т = 0°C – 50°C
λ PLEXIGLAS GS 0F00 = 0,19 Вт/(м ∙ К)
C PLEXIGLAS GS 0F00 = 1470 Дж/(кг·К) [17]
Основные преимущества: обладает хорошими механическими характеристиками [17].
Основные недостатки: большой коэффициент теплового расширения и обладает плохой теплостойкостью, максимальная Тэксп = 80°C (Для марки PLEXIGLAS GS 0F00), однако, в работе [16] утверждается, что есть марки, которые выдерживают более высокие температуры до 200°C и выше, например, Э-2 и СО-200.
2.1.1.4. Гаролитовая платформа
Гаролит - представляет собой стекловолокно или эпоксидный ламинат. это композитный материал, полученный путем отверждения эпоксидной смолы и стекловолокна под высоким давлением. Он устойчив к температурам, впитывает небольшое количество влаги и обладает хорошим соотношением прочности к весу [18]. При использовании такой поверхности рабочего стола отпадает необходимость подогрева, как и использования других приспособлений. Хотя, в некоторых случаях может потребоваться клей карандаш [5].
|
|
|
Параметры марки G10:
α G10 = 9,9 ∙ 10-6 К-1 при Т = 20°C
λ G10 = 0,288 Вт/(м ∙ К)
Основные преимущества: устойчив к механическим нагрузкам, Тэксп = 140°C, обладает хорошими адгезионными свойствами
Основные недостатки: большой коэффициент термического (линейного) расширения, сравнимый с показателем обычного стекла.
2.1.1.5. Силиконовая пластина
Силикон - обладает свойствами отличного теплопроводника. Большинство рабочих столов с подогревом, в центре будут значительно теплее, чем по его краям, а разница в температуре может достигать критических 20°С. Использование такой силиконовой пластины позволит равномерно распределить тепло по поверхности рабочего стола 3D принтера. Силиконовая пластина может использоваться как теплоотвод под стеклом, или же вовсе, послужить заменой самого стекла [5].
Нагревательный элемент
Качество прилипания первого слоя можно повысить с помощью подогреваемой рабочей поверхности. Внутри принтера с закрытым корпусом образуется термокамера, стабилизирующая температурный режим печати, благодаря чему у пластмасс, склонных к усадке, улучшается межслоевая адгезия и повышается точность печати [4].
2.1.2.1. Нагревательный элемент из текстолита
Нагревательный элемент, при подключении питания производящий нагрев всей поверхности, благодаря нанесённым на него изолированным друг от друга дорожкам [1].
Основные преимущества: почти не расходует электроэнергии, тепло хорошо распределяется и сохраняется на всей поверхности, самостоятельная рабочая поверхность печатного стола.
Основные недостатки: при нагреве может деформироваться, принимает свою изначальную форму при охлаждении до комнатной температуры, расходует много времени на прогрев печатного стола [1].
2.1.2.2. Алюминиевый нагревательный элемент
Алюминиевая пластина с расположенными с обратной стороны дорожками нагревателя.
Основные преимущества: не подвержен деформации при нагревании, хорошее распределение тепла, почти не расходует электроэнергии, самостоятельная рабочая поверхность печатного стола.
Основные недостатки: относительно плохие механические свойства, желательно использовать вместе с дополнительной платформой, так как есть риск повреждения стола при неправильной настройке 3D принтера [5].
2.1.2.3. Силиконовый нагревательный элемент
Силиконовый нагревательный элемент — моноблок, трёхслойная неразборная конструкция, в центре которой находится нагревательный элемент из нихрома, расположенный в центре. закрывается базальтовой тканью, полностью герметизирован с помощью теплостойкого силикона. [1].
Основные преимущества: долговечность, быстрый прогрев до 100°C.
Основные недостатки: Энергозатратный, не может использоваться без платформы.
2.1.2.4. Каптоновый нагревательный элемент
Ламинированный в каптоновую плёнку вытравленный проводник. Для удобства установки покрыт термостойким клеем [1].
Основные преимущества: легкий; тонкий, гибкий, быстрый нагрев.
Основные недостатки: не может использоваться без платформы.
Материалы для печати
2.1.3.1. PLA
Общая формула: (C3H4O2)n
Рисунок 1. Структурная формула полилактида
Полилактид – полимер молочной кислоты, биоразлагаем, недолговечен, безопасен для окружающей среды. Используется в производстве изделий медицинского назначения. [1,19].
Основные преимущества: не склонен естественной усадке и деформации, не выделяет вредных веществ при нагреве, не нуждается в охлаждении, не требует подогреваемого стола, биоразлагаемый [1,20].
Основные недостатки: недолговечность, плохая атмосферостойкость, гигроскопичность, низкая температура размягчения (50°C), узкий температурный диапазон эксплуатации (-20°C +40°C), абразивная стойкость [1,20].
Таблица 1. Параметры печати PLA
| Температура экструзии, °C | 190 - 230 |
| Температура стола, °C | 20 - 60 |
| Обдув | Желателен |
| Межслоевая адгезия | Хорошая |
| Адгезия к столу | Хорошая |
Таблица 2. Технические характеристики PLA
| Температура плавления, °C | 175 - 180 |
| Температура размягчения, °C | 50 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -20 +40 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R70 - R90 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 3,8 |
| Прочность на изгиб, МПа | 55,3 |
| Прочность на разрыв, МПа | 57,8 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 3,3 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 2,3 |
| Температура стеклования, °C | 60 - 65 |
| Плотность, г/см³ | 1,23 - 1,25 |
| Минимальная толщина стенок, мм | 1 |
| Точность печати, % | ± 0,1 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | нет |
| Влагопоглощение, % | 0,2 - 0,4 |
2.1.3.2. HIPS
Высокопрочный полистирол (high-impact polystyrene, HIPS) – термопластичный полимер. Сополимер полибутадиена и полистирола. Получаемый филамент обладает достаточной прочностью и упругостью [1]. Растворяемый в D-Limonene HIPS можно использовать вместе ABS при печати на 3D-принтере с двумя экструдерами, благодаря низкой спекаемости с этим материалом.
Основные преимущества: плохая гигроскопичность, атмосферостойкость, неразлагаемый, мягкий и хорошо поддается механической постобработке, матовость [1, 20].
Основные недостатки: необходима подогреваемая платформа, подвержен деламинации, низкая устойчивость к ультрафиолетовому излучению [1, 20].
Таблица 3. Параметры печати HIPS
| Температура экструзии, °C | 210 - 245 |
| Температура стола, °C | 90 - 120 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | средняя |
| Адгезия к столу | средняя |
Таблица 4. Технические характеристики HIPS
| Температура плавления, °C | 175 - 210 |
| Температура размягчения, °C | 97 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -40 +70 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | L79 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 64 |
| Прочность на изгиб, МПа | 37,6 |
| Прочность на разрыв, МПа | 16,4 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 0,93 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 1,35 |
| Температура стеклования, °C | 55 |
| Плотность, г/см³ | 1,05 |
| Точность печати, % | ± 0,5 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 0,4 |
| Влагопоглощение, % | 1 |
2.1.3.3. PETG
Общая формула: (C10H8O4)n
Полиэтилентерефталат - гликоль (PETG) – это прозрачный материал, который очень прост в использовании в различных областях. Это термопластичный полимер, созданный путем сополимеризации ПЭТ и этиленгликоля. Пластик достаточно ударопрочный, а спекаемость слоев получается такой, что при нагрузке изделие часто ломается против слоев, а не вдоль [20, 21].
Основные преимущества: не выделяет летучих, отсутствие усадки, сильное спекание между слоями, можно печатать тонкостенные изделия с высокой прочностью, атмосферостойкость, широкий температурный диапазон эксплуатации, при печати не требуется закрытая камера, хорошая ударопрочность, не токсичен [20].
Основные недостатки: из-за высокой текучести и температуры печати материал требует более тщательной настройки и подбора оборудования, не высокая прочность и температура размягчения [20].
Таблица 5. Параметры печати PETG
| Температура экструзии, °C | 215 - 245 |
| Температура стола, °C | 20 - 80 |
| Обдув, % | 20 |
| Межслоевая адгезия | очень высокая |
| Адгезия к столу | средняя |
Таблица 6. Технические характеристики PETG
| Температура плавления, °C | 222 - 225 |
| Температура размягчения, °C | 80 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -40 +70 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R106 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 50 |
| Прочность на изгиб, МПа | 76,1 |
| Прочность на разрыв, МПа | 36,5 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 2,6 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 1,12 |
| Температура стеклования, °C | 80 |
| Плотность, г/см³ | 1,3 |
| Точность печати, % | ± 0,1 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | нет |
| Влагопоглощение, % | 0,12 |
2.1.3.4. SBS
SBS (стиролбутадиен–стирол) – Основное преимущество этого материала в прозрачности. Прозрачность изделий, обработанных сольвентом, очень близка к прозрачности стекла [20].
Основные преимущества: низкая усадка, высокая адгезия к столу, не токсичный, ударопрочный, высокая прозрачность, широкий диапазон температур эксплуатации, морозостойкость, хорошо обрабатывается химическими и механическими методами [20].
Основные недостатки: слабая межслойная адгезия, относительно высокая температура печати [20].
Таблица 7. Параметры печати SBS
| Температура экструзии, °C | 220 - 240 |
| Температура стола, °C | 70 - 90 |
| Обдув, % | 20 |
| Межслоевая адгезия | низкая |
| Адгезия к столу | средняя |
Таблица 8. Технические характеристики SBS
| Температура плавления, °C | 190 - 210 |
| Температура размягчения, °C | 76 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -80 +65 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R118 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 250 |
| Прочность на изгиб, МПа | 36 |
| Прочность на разрыв, МПа | 34 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 1,35 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 1,45 |
| Температура стеклования, °C | 95 |
| Плотность, г/см³ | 1,01 |
| Точность печати, % | ± 0,4 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 0,2 |
| Влагопоглощение, % | 0,07 |
2.1.3.5. Flex
Общая формула линейных полиуретанов: [- A – OCOHN - A' – NHCOO -]n. А – углеводородный остаток. А’ – остаток диизоцианата.
Flex (полиуретан) – материал, схожий по свойствам с резиной. Применяется для получения эластичных изделий методом FFF печати [20].
Основные преимущества: гибкость, масло-бензостойкость, широкий температурный диапазон эксплуатации, можно использовать в условиях повышенных температур [20].
Основные недостатки: материал требует оборудования, доработанного для работы с гибкими материалами [20].
Таблица 9. Параметры печати Flex
| Температура экструзии, °C | 220 - 240 |
| Температура стола, °C | 90 - 110 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | хорошая |
| Адгезия к столу | средняя |
Таблица 10. Технические характеристики Flex
| Температура плавления, °C | 200 - 210 |
| Температура размягчения, °C | 110 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -100 +100 |
| Твёрдость (по Шору) | D40 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 600 |
| Прочность на изгиб, МПа | 5,3 |
| Прочность на разрыв, МПа | 17,5 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 0,06 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 0,07 |
| Плотность, г/см³ | 1,1 |
| Точность печати, % | ± 1 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 0,35 - 0,8 |
| Влагопоглощение, % | 0,04 |
2.1.3.6. Nylon
Nylon (нейлон - синтетический материал из семейства полиамидов) – в основном применяется для изделий, подвергающихся постоянному трению (Шестерни, втулки и.т.д) [20].
Основные преимущества: прочность, упругость, абразивная стойкость, термостойкость, химическая стойкость [20].
Основные недостатки: сложность печати, высокая усадка [20].
Таблица 11. Параметры печати Nylon
| Температура экструзии, °C | 235 - 260 |
| Температура стола, °C | 100 - 120 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | высокая |
| Адгезия к столу | низкая |
Таблица 12. Технические характеристики Nylon
| Температура плавления, °C | 215 - 220 |
| Температура размягчения, °C | 120 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -30 +120 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R70-R90 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 300 |
| Прочность на изгиб, МПа | 70 |
| Прочность на разрыв, МПа | 66 - 83 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 2,7 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 2,6 |
| Температура стеклования, °C | 50 - 70 |
| Плотность, г/см³ | 1,13 |
| Минимальная толщина стенок, мм | 1 |
| Точность печати, % | ± 3 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 1 |
| Влагопоглощение, % | 3,1 |
2.1.3.7. PC
Общая формула: (-O-R-O-CO-)n
Рисунок 2. Структурная формула поликарбоната – эфира бисфенола А
PC (Поликарбонат) – применяется при изготовлении масок для аквалангов, бронестёкол, также используется в строительной промышленности [20].
Основные преимущества: высокая температура эксплуатации до 110°C, высокая стойкость к физическим нагрузкам [20].
Основные недостатки: гигроскопичность, большая усадка [20].
Таблица 13. Параметры печати PC
| Температура экструзии, °C | 235 - 260 |
| Температура стола, °C | 100 - 120 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | высокая |
| Адгезия к столу | низкая |
Таблица 14. Технические характеристики PC
| Температура плавления, °C | 215 - 220 |
| Температура размягчения, °C | 120 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -30 +120 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R70-R90 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 300 |
| Прочность на изгиб, МПа | 70 |
| Прочность на разрыв, МПа | 66 - 83 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 2,7 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 2,6 |
| Температура стеклования, °C | 50 - 70 |
| Плотность, г/см³ | 1,13 |
| Минимальная толщина стенок, мм | 1 |
| Точность печати, % | ± 3 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 1 |
| Влагопоглощение, % | 3,1 |
2.1.3.8. PP
Общая формула: (C3H6)n
Рисунок 3. Структурная формула PP
PP (полипропилен) – применяется в строительной и пищевой промышленности. В основном изготавливают упаковочные одноразовую посуду, трубы и упаковочные материалы [20].
Основные преимущества: химическая инертность, высокая прочность [20].
Основные недостатки: сложность печати, требует наличия термокамеры, высокая усадка, низкая устойчивость к отрицательным температурам [20].
Таблица 15. Параметры печати PP
| Температура экструзии, °C | 220 - 250 |
| Температура стола, °C | 100 - 120 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | средняя |
| Адгезия к столу | низкая |
Таблица 16. Технические характеристики PP
| Температура плавления, °C | 160 - 170 |
| Температура размягчения, °C | 95 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | 0 +80 |
| Твёрдость (по Шору) | D67 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 200 |
| Прочность на изгиб, МПа | 40 |
| Прочность на разрыв, МПа | 30 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 1,7 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 1,5 |
| Температура стеклования, °C | окт.20 |
| Плотность, г/см³ | 0,92 |
| Точность печати, % | ± 5 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 2,4 |
| Влагопоглощение, % | 0,03 |
2.1.3.9. POM
Общая формула: (−CH2 −О−) n
Рисунок 4. Структурная формула POM
POM (полиацеталь, полиформальдегид) – пластик, с хорошими физико-механическими свойствами. Очень сложен в печати, требует контроля не только температуры сопла, но и температуры в камере принтера [20].
Основные преимущества: высокая прочность, высокое скольжение, морозоустойчивость [20].
Основные недостатки: большая усадка, низкая адгезия к поверхности стола принтера [20].
Таблица 17. Параметры печати POM
| Температура экструзии, °C | 220 - 250 |
| Температура стола, °C | 110 - 130 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | средняя |
| Адгезия к столу | низкая |
Таблица 18. Технические характеристики POM
| Температура плавления, °C | 175 - 180 |
| Температура размягчения, °C | 135 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -50 +100 |
| Твёрдость (по Шору) | D82 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 40 |
| Прочность на изгиб, МПа | 95 |
| Прочность на разрыв, МПа | 60 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 2 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 2,6 |
| Температура стеклования, °C |
|
| Плотность, г/см³ | 1,39 |
| Точность печати, % | ± 4 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 2 |
| Влагопоглощение, % | 0,8 |
2.1.3.10. PMMA
Общая формула: (C5O2H8)n
Рисунок 5. Структурная формула PMMA
PMMA (Полиметилметакрилат) – Изделия из этого материала достаточно легко поддаются склейке. Используется в строительной промышленности [20].
Основные преимущества: стойкость к ультрафиолетовому излучению, легкость склейки, простота постобработки [20].
Основные недостатки: плохо хранится в виде катушек, так как постоянное механическое натяжение приводит к постепенному разрушению материала, требует высокого разрешения печати во избежание образования пузырьков, требует наличия термокамеры и высокой скорости печати из-за быстрого застывания [20].
Таблица 19. Параметры печати PMMA
| Температура экструзии, °C | 245 - 255 |
| Температура стола, °C | 100 - 120 |
| Обдув | нет |
Таблица 20. Технические характеристики PMMA
| Температура плавления, °C | 160 |
| Температура размягчения, °C | 105 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -60 +100 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R70 - R90 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 4 |
| Прочность на изгиб, МПа | 90 |
| Прочность на разрыв, МПа | 70 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 3 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 2,1 |
| Температура стеклования, °C | 50 - 70 |
| Плотность, г/см³ | 1,19 |
| Точность печати, % | ± 1 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 0,4 |
| Влагопоглощение, % | 0,2 |
2.1.3.11. PEEK
Общая формула: (С19O3)n
Рисунок 6. Структурная формула PEEK
Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) – относится к классу полиариленэфиркетонов, полукристаллический полимер, обладает хорошими прочностными и теплофизическими характеристиками. Невозможно использовать на домашних 3D-принтерах из-за высокой температуры плавления [20, 22].
Основные преимущества: высокая прочность, абразивная стойкость, очень высокая термостойкость, химическая стойкость [20].
Основные недостатки: очень высокая температура печати, требование наличия термокамеры [20].
Таблица 21. Параметры печати PEEK
| Температура экструзии, °C | 360 - 410 |
| Температура стола, °C | 120 - 180 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | хорошая |
| Адгезия к столу | плохая |
Таблица 22. Технические характеристики PEEK
| Температура плавления, °C | 343 |
| Температура размягчения, °C | 152 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -196 +150 |
| Твёрдость (по Шору) | D85 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 45 |
| Прочность на изгиб, МПа | 165 |
| Прочность на разрыв, МПа | 100 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 2,3 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 4,1 |
| Температура стеклования, °C | 143 |
| Плотность, г/см³ | 1,3 |
| Минимальная толщина стенок, мм | 1 |
| Точность печати, % | ± 3 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 1 |
| Влагопоглощение, % | 0,4 |
2.1.3.12. PC/ABS
PC / ABS (поликарбонат + акрилонитрил-бутадиен-стирол) – поликарбонат с добавлением ABS для удобства использования филамента из этого материала при 3D-печати [20].
Основные преимущества: ударопрочность, термостойкость, жёсткость, простота постобработки [20].
Основные недостатки: сложность переботки [20].
Таблица 23. Параметры печати PC/ABS
| Температура экструзии, °C | 250 - 260 |
| Температура стола, °C | 120 - 130 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | хорошая |
| Адгезия к столу | плохая |
Таблица 24. Технические характеристики PC/ ABS
| Температура плавления, °C | 230 - 240 |
| Температура размягчения, °C | 135 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -30 +120 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R116 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 10 |
| Прочность на изгиб, МПа | 80 |
| Прочность на разрыв, МПа | 55 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 2,3 |
| Температура стеклования, °C | 105 |
| Плотность, г/см³ | 1,11 |
| Точность печати, % | ± 1,5 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 0,7 |
| Влагопоглощение, % | 0,3 |
2.1.3.13. ASA
ASA (Акрилонитрил-стирол-акрилат) — является аналогом ABS-пластика с устойчивостью к ультрафиолетовому излучению [20].
Основные преимущества: стойкость к ультрафиолетовому излучению, хорошее сочетание прочности и упругости, широкий диапазон рабочих температур, простота механической и химической обработки [20].
Основные недостатки: чувствителен к сквознякам при печати, относительно высокая усадка, склонен к деламинации, в процессе печати может образовываться неприятных запах, необходима система вытяжки [20].
Таблица 25. Параметры печати ASA
| Температура экструзии, °C | 220 - 270 |
| Температура стола, °C | 90 - 110 |
| Обдув | нет |
| Межслоевая адгезия | средняя |
| Адгезия к столу | средняя |
Таблица 26. Технические характеристики ASA
| Температура плавления, °C | 215 - 220 |
| Температура размягчения, °C | 100 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -40 +90 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R112 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 15 |
| Прочность на изгиб, МПа | 76,1 |
| Прочность на разрыв, МПа | 36,5 |
| Модуль упругости при растяжении, ГПа | 1,12 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 1,35 |
| Температура стеклования, °C | 50 - 70 |
| Плотность, г/см³ | 1,08 |
| Точность печати, % | ± 3 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 1 |
| Влагопоглощение, % | 3 |
2.1.3.14. Wood
Wood или Woodfill (древеснонаполненный) – PLA с древесным наполнителем [20].
Основные преимущества: внешний вид и фактура максимально приближены к древесине [20].
Основные недостатки: невозможность печати соплом с малым диаметром отверстия (забивается), повышенная абразивность, прочность изделий снижена, по сравнению с обычным PLA [20].
Таблица 27. Параметры печати Wood
| Температура экструзии, °C | 190 - 230 |
| Температура стола, °C | 20 - 60 |
| Обдув | желателен |
| Межслоевая адгезия | средняя |
| Адгезия к столу | хорошая |
Технические характеристики зависят от степени наполнения древесными волокнами. Чем больше добавлено, тем меньше прочность и упругость готовых изделий.
2.1.3.15. Metal
Metal (Металлонаполненный) – PLA или ABS, наполненный частицами латуни, алюминия, бронзы или меди. Филамент приобретает жёсткость, появляются сложности в переработке.
Основные преимущества: металлический блеск [20].
Основные недостатки: повышенная абразивность, для печати лучше использовать сопла из нержавеющей стали [20].
Параметры печати и технические характеристики зависят от материала основы, металла и степени наполнения.
2.1.3.16. Ceramo
Ceramo (керамический) – Хрупкий материал, требует увеличения толщины стенок изделия при печати. Получаются изделия, фактурой напоминающие изделия из керамики [20].
Основные преимущества: фактура готовых изделий похожа на фактуру изделий из керамики, лёгкая механическая обработка, достаточно термостоек [20].
Основные недостатки: хрупкий, требуется специальная регулировка оборудования для качественной подачи филамента [20].
Таблица 28. Параметры печати Ceramo
| Температура экструзии, °C | 230 - 250 |
| Температура стола, °C | 90 - 110 |
| Обдув | нежелателен |
| Межслоевая адгезия | отличная |
| Адгезия к столу | средняя |
Таблица 29. Технические характеристики Ceramo
| Температура плавления, °C | 215 - 220 |
| Температура размягчения, °C | 110 |
| Температура эксплуатации изделий, °C | -30 +102 |
| Твёрдость (по Роквеллу) | R70-R90 |
| Модуль упругости при изгибе, ГПа | 3,5 |
| Плотность, г/см³ | 1,11 |
| Минимальная толщина стенок, мм | 1 |
| Усадка при изготовлении изделий, % | 0,5 - 1,2 |
| Влагопоглощение, % | 0,17 |
2.1.3.17. Carbon fiber
Carbon Fiber (c углеродным волокном) – Материал на основе нейлона, ABS, PC, PETG или PLA, наполненный углеродными волокнами. Может также изготавливаться на основе PLA, ABS, PETG, PC [20].
Основные преимущества: прочность и упругость, позволяет получать лёгкие и прочные изделия.
Основные недостатки: повышенная абразивность, сложность печати.
Параметры печати и технические характеристики зависят от материала основы и степени заполнения углеродным волокном. Сильно меняются у разных производителей.
2.1.3.18. PVA
ПВА (Поливиниловый спирт) - является мягким и биоразлагаемым полимером, который очень чувствителен к влаге. Под воздействием воды ПВА растворяется. При печати очень сложных форм его можно использовать как поддержку основного материала, которая легко удаляется путем растворения в теплой воде [23, 24].
Основные преимущества: растворимость в воде, не требует специальных растворителей [23, 24].
Основные недостатки: высокая гигроскопичность, необходимо хранить филамент в герметичной упаковке [23, 24].
Таблица 30. Параметры печати PVA
| Температура экструзии, °C | 190 - 240 |
| Температура стола, °C | 50 |
| Обдув | желателен |
| Минимальный диаметр сопла, мм | 0,1 |
Таблица 31. Технические характеристики PVA
| Значения | Метод испытания | |
| Модуль упругости при растяжении, МПа | 3860 | ИСО 527 (1 мм/мин) |
| Напряжение растяжения при разрыве, МПа | 78 | ИСО 527 (50 мм/мин) |
| Удлинение при разрыве, % | 9,9 | ИСО 527 (50 мм/мин) |
| Ударная прочности (По Шарпи, образец без надреза, при Т= 23°C), кДж/м2 | 1,6 | ИСО 179 |
| ПТР, г/10 мин | 17 - 21 | 190 °C; 21,6 кг |
| Температура размягчения по Вика при 10Н, °C | 60,2 | ИСО 306 |
| Относительная плотность, г/см3 | 1,23 | ASTM D1505 |
2.1.3.19. Rubber
Rubber – материал, сырьем для которого служит блок-сополимер стирола и этилена под названием cтирол-этилен-бутилен-стирол. Разновидность синтетической резины [25].
Основные преимущества: хорошая упругость, хорошая износостойкость, высокая механическая прочность, стойкость к перепаду температур, стойкость к разбавленным кислотам, щелочам и спиртам
Основные недостатки: низкая маслостойкость и бензостойкость, значительная термоусадка.
Таблица 32. Параметры печати REC Rubber компании REC
| Температура экструзии, °С | 225 - 245 |
| Температура стола, °С | 90 - 110 |
| Обдув | нежелателен |
| Минимальный диаметр сопла, мм | 0,4 |
Таблица 33. Технические характеристики REC Rubber компании REC
| Плотность г/см3 | 0,95 |
| Температура эксплуатации, °С | -35 +85 |
| Ударная вязкость по Изоду, кДж/м2 | 25 |
| Прочность на изгиб, МПа | 3,4 |
| Максимальная нагрузка на изгиб, Н | 5 |
| Прочность при растяжении поперек слоев | 19,7 |
| Максимальная нагрузка на растяжение, Н | 365 |
| Прочность на сжатие, МПа | 2,3 |
| Модуль упругости на сжатие, МПа | 62,3 |
| Максимальная нагрузка на сжатие, Н | 287 |
| Коэффициент удлинения, % | 500 |
| Твердость по Шору (шкала A) | 94 |
| Масло- и бензостойкость (максимальное изменение формы за 24 часа), % | 4,5 |
Выводы
Адгезия первого слоя к печатному столу сильно влияет на качество будущего изделия. Контролировать прилипание модели можно с помощью различных покрытий, адгезивов и температурных настроек принтера. Их комбинирование позволяет получить универсальные рабочие поверхности, подходящие для работы с большим количеством материалов.
Недостаток адгезии к подложке ведёт к короблению модели или полному отслаиванию первого слоя, требующему остановку и перезапуск процесса печати. В случае избыточной адгезии увеличивается вероятность повреждения изделия при удалении с подложки.
Подобрав правильную рабочую поверхность и адгезив, можно сильно улучшить производительность и качество печати отдельно для каждого материала.
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!