3D-печать с полиэтиленовой нитью: что это такое, свойства и как использовать

В то время как большинство новых материалов, используемых в 3D-печати, сосредоточены на том, как они делают готовый отпечаток, есть несколько, которые ставят производительность на более высокий приоритет. Обладая превосходной механической прочностью и термостойкостью, эти проекты подходят для продуктов 3D-печати, которые будут использоваться в промышленных условиях или в сценариях, где отказ невозможен.

Одной из таких нитей является PEI. PEI — одна из немногих высокопроизводительных нитей для 3D-печати, это не совсем та нить, которую использовали или даже знакомы большинство любителей. Что такое PEI и что отличает его от других нитей? Как он используется и каковы его плюсы и минусы?

Что такое PEI?

PEI означает полиэфиримид, полимер, который был впервые разработан Джозефом Виртом из подразделения пластмасс компании GE еще в начале 1980-х годов. Это аморфный пластик характерного полупрозрачного янтарного цвета. Он используется в первую очередь из-за своей высокой механической прочности, стабильных электронных свойств и превосходной химической стабильности.

Наряду с PEEK (полиэфирэфиркетон), PEI является одним из пластиков, подпадающих под действие PAEK (полиарилэфиркетон). ) химическая группа. Пластики PAEK желательны из-за их исключительной механической прочности и стабильности в условиях высоких температур. Они устойчивы к химическому воздействию и не разрушаются под воздействием внешних условий. В 3D-печати пластмассы PAEK также являются безопасным выбором, поскольку они не выделяют токсичных паров при нагревании.

В настоящее время практически все нити PEI на рынке производятся под торговой маркой ULTEM компанией SABIC, которая в 2007 году приобрела подразделение GE Plastic Division. Бренд добился больших успехов в улучшении продукта и его приложений, в результате чего совместимый с 3D-принтером ULTEM 9085 получил аэрокосмический сертификат на его использование в функциональных частях гражданских самолетов.

Плюсы и минусы PEI

PEI широко используется во множестве инженерных и промышленных компонентов из-за его высоких характеристик. Тем не менее, не так много профессионалов в области 3D-печати, которые использовали или хотя бы рассматривали возможность использования нити PEI. Это связано с тем, что PEI имеет множество сильных преимуществ и несколько изнурительных неудач.

Жесткий и сильный

Так же, как PEEK, PEI сочетает силу большинства других 3D-принтеров. нити стыда. PEI имеет предел прочности на разрыв 85 МПа и модуль Юнга 3,2 ГПа. Чтобы представить это в контексте, типичная нейлоновая нить имеет предел прочности на разрыв 34 МПа и модуль Юнга 0,6 ГПа. Это подчеркивает, насколько больше подходит PEI для приложений, предназначенных для выдерживания больших нагрузок или длительной силы.

Хорошая термическая и химическая стабильность

И снова термическая стабильность превосходит другие волокна, которые мы обычно называем «высокотемпературными», такие как ABS или нейлон. PEI имеет температуру стеклования 217 ° C и начинает плавиться при 240 ° C.. Это делает PEI отличным материалом для функциональных деталей, которые должны выдерживать сильное трение, и медицинских инструментов, которые необходимо регулярно автоклавировать.

Химическая стабильность PEI также позволяет использовать его в различных областях, в частности для деталей, которые часто используются на открытом воздухе и подвергаются УФ-излучению. PEI противостоит атакам кислот, щелочей и масел, что делает его ценным материалом для различных промышленных и коммерческих условий.

Сложно работать

Те же свойства, которые делают PEI является желательным материалом для готовой продукции, что делает его довольно сложным материалом для 3D-печати. Поскольку нить более жесткая, чем большинство других нитей для 3D-печати, с ней нужно обращаться осторожно, чтобы она не сломалась.

Высокие температуры печати, необходимые для работы с PEI, также означают, что это невозможно. используется с большинством потребительских 3D-принтеров. Мало того, что ваш хотэнд должен достигать температуры до 240 ° C, вам также потребуется температура постели до 160 ° C. Чтобы избежать деформации и проблем с прилипанием слоев, вам также понадобится хорошо изолированная камера для печати, чтобы поддерживать повышенную температуру.

Дорого

Хотя вы можете получить 1-килограммовый катушка обычных нитей ABS или PLA менее чем за 20 долларов, катушка из полиэтилена PEI с аналогичным весом может стоить от 150 до 200 долларов. Этот огромный скачок стоимости — еще одна причина того, почему печать с использованием PEI настолько необычна и предназначена только для наиболее коммерчески значимых приложений. Проще говоря, PEI — это не тот тип волокна, с которым вы захотите поэкспериментировать.

Непростой доступ

Подавляющее большинство продуктов из полиэтилена PEI, доступных сегодня, поставляются от бренда ULTEM, и дистрибьюторы просто переименовали их. Это означает, что все эти филаментные продукты изготовлены из одной и той же смолы и обладают одинаковыми свойствами. Это ограничение доступности не то, с чем вы обычно сталкиваетесь с другими волокнами, и, безусловно, препятствует любой возможности экспериментировать с различными типами волокон PEI.

Лучшие настройки для печати с PEI

Прежде чем вы решите купить нить PEI, первое, что вам нужно проверить, — достаточно ли у вашего 3D-принтера оборудования, чтобы справиться с этим. Нагревательный элемент сопла горячего конца играет огромную роль в определении того, соответствует ли ваш 3D-принтер номиналу. Скорее всего, вам понадобится цельнометаллическое сопло, которое выдержит такие повышенные температуры. Ваша платформа для печати также должна быть способна нагреваться до температур, превышающих те, которые могут предложить большинство других 3D-принтеров.

Наконец, вам понадобится хороший корпус, который будет поддерживать температуру в камере для печати выше 90 ° C. Обычно это не то, что вы можете «модернизировать» для существующего 3D-принтера, поскольку его электрические компоненты также должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать такие температуры.

Рекомендуемая температура сопла принтера для PEI находится где-то между От 355 до 390 ° C. Фактическая оптимальная для вашей ситуации температура может варьироваться в зависимости от марки нити.. Лучше всего начинать с низких температур и постепенно увеличивать настройку температуры до тех пор, пока не возникнут какие-либо проблемы с натягиванием.

Чтобы избежать проблем с деформацией, при печати с PEI необходимо нагреть платформу для печати. . Рекомендуемая температура слоя для PEI находится в диапазоне от 120 до 160 ° C. Не забудьте предварительно нагреть платформу (вместе с корпусом) перед началом печати. Мы рекомендуем использовать стеклянную подложку для более равномерного нагрева и более легкого удаления готового отпечатка.

Для дополнительной защиты от деформации лучше всего нанести термостойкий клей на платформу для печати. Достаточно слоя лака для волос или каптона. Некоторые пользователи добились успеха с помощью простого клея, поэтому стоит попробовать, если у вас нет оптимальных вариантов под рукой.

При настройке скорости печати рекомендуется начинать с низкой 20 мм в секунду и слегка увеличивая скорость до 35 мм в секунду. Следите за признаками недостаточного выдавливания, такими как пропуск шестерен экструдера. Низкая скорость печати предпочтительна, чтобы дать горячему элементу сопла достаточно времени, чтобы расплавить нить PEI.

Вряд ли стоит упоминать, но вы не должны включать охлаждающий вентилятор в течение всего процесса печати PEI. Вместо этого вам понадобится изолированный корпус камеры печати. Решения «сделай сам» здесь не помогут. Некоторые 3D-принтеры даже отключили возможность активного нагрева камеры печати с помощью массивов галогенных ламп.

После завершения печати следует иметь в виду, что горячая нить накаливания будет сильно сокращаться. запас из-за большого перепада температур. Хотя это, безусловно, вызывает беспокойство в отношении точности размеров, вы должны предвидеть еще одну проблему, заключающуюся в том, что это сжатие может привести к повреждению рабочей пластины. Таким образом, многие пользователи рекомендуют снимать готовый отпечаток, пока он еще немного горячий. Определение того, когда наступит этот идеальный момент, может быть делом проб и ошибок.

Лучшие марки филамента PEI

Как мы уже подчеркивали, точно не существует широкий выбор на сегодняшнем рынке нитей PEI. Хотя нити PEI могут продаваться под разными брендами, вы, вероятно, все равно получите нить, полученную из смолы ULTEM.

ThermaX PEI Filament ULTEM 1010 250 граммов

Нить ThermaX PEI, одна из немногих доступных в Интернете, была произведена с использованием ULTEM. 9085 Смола PEI. Как и любая нить, полученная из этой смолы, ThermaX PEI обладает превосходной термостойкостью, естественно огнестойким, а также исключительной прочностью и жесткостью. Во время печати нить выделяет минимальный дым и не выделяет токсичных паров. Он демонстрирует хорошую химическую стойкость и подходит для применений, которые контактируют с автомобильными жидкостями, спиртами, углеводородами и водными растворами..

Как и для любой другой нити PEI, для ThermaX PEI требуются очень требовательные настройки принтера. Для этого требуется температура экструдера не менее 350 ° C и температура слоя не менее 140 ° C. Филамент утверждает, что обладает превосходной стабильностью размеров, что позволяет воспроизводить его в большом масштабе с помощью 3D-печати. ​​

Эта 250-граммовая катушка с нитью стоит около 70 долларов. Это очень дорого для филаментов для 3D-печати, но это неизбежное обстоятельство при печати с использованием PEI. ThermaX PEI также доступен в катушках по 500 грамм.

Обзор

Материал PEI (полиэфиримид)
Свойства Прочный и жесткий, отличный термическая и химическая стабильность, не выделяет токсичных паров при печати, очень высокая температура печати, естественно огнестойкий, дорогой, ограниченная доступность
Приложения Инженерные детали, промышленные компоненты, предметы для использования вне помещений, медицинские инструменты, автомобильные детали
Температура печати от 355 до 390 ° C
Температура слоя от 120 до 160 ° C
Адгезия к слою Листы PEI, лак для волос, каптоновая лента или клей-карандаш
Скорость печати от 20 до 35 мм в секунду
Охлаждающий вентилятор? Нет охлаждающего вентилятора в течение всего процесса печати; вместо этого, идеально нагревается камера

PEI — это тип нити, которая демонстрирует потенциал 3D-печати. Обладая механическими и химическими свойствами, которые намного превосходят более часто используемые нити для 3D-печати, PEI устраняет разрыв между 3D-печатью как хобби и законной технологией производства.

PEI принадлежит к небольшой группе. из термореактивных пластиков, которые намного прочнее и термически стабильнее, чем другие варианты пластиковой нити. Однако они также требуют гораздо более требовательного набора настроек 3D-принтера. Пока эти высококачественные 3D-принтеры не станут более доступными, мы, вероятно, не увидим использования волокон PEI за пределами промышленных или коммерческих помещений.

Внимание! Никогда не оставляйте 3D-принтеры без присмотра. Они могут представлять опасность для пожарной безопасности.
Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий