Выбор самой прочной нити для 3D-принтера

Время от времени мы будем получать этот вопрос — какая нить для 3D-печати самая прочная? Ответить на этот вопрос всегда сложно из-за множества факторов. Прежде всего, как мы определяем силу? С точки зрения того, насколько хорошо материал выдерживает нагрузку или насколько он сопротивляется ударам? Можно ли это измерить по тому, насколько материал сопротивляется деформации при воздействии тепла?

В этой статье мы постараемся сделать все возможное, чтобы выбрать самые прочные волокна, которые вы можете купить. Вместо того, чтобы считать одну нить самой «самой сильной», мы будем судить их на основе разных квалификаций. Если вы ищете прочную нить для 3D-печати, то вы попали в нужное место.

Как определить силу

Прежде чем мы перейдем к объявлению, какая нить является самой сильной, нам сначала нужно определить, что такое сила. Сила может быть продемонстрирована во многих аспектах. Знание того, какой тип силы вы выберете в качестве приоритета, будет зависеть от конкретного приложения вашего 3D-печатного проекта. Вот лишь некоторые из способов определить прочность 3D-нити:

  • Прочность на растяжение — это максимальная нагрузка, при которой объект может поддерживать без разрушения. Это важное соображение для проектов, предназначенных для переноски или подвешивания грузов, таких как крючки или карабины. Обратите внимание, что предел прочности при растяжении измеряется как сила тяги к объекту.
  • Сопротивление удару — ударом называется внезапное приложение силы, обычно два объекта сталкиваются. На способность материала выдерживать такое применение без разрушения указывает его ударопрочность. В некоторых случаях ударопрочность материала является синонимом его прочности.
  • Температура теплового отклонения — характеристика, уникальная для пластмасс, температура теплового отклонения. относится к температуре, при которой материал начинает деформироваться под определенной нагрузкой. Это решающий фактор для 3D-печатных объектов, предназначенных для использования в условиях повышенной температуры.
  • Химическая стойкость . Проще говоря, химическая стойкость материала равна на это указывает, насколько хорошо он сопротивляется разрушению при воздействии определенных химикатов, включая кислоты, растворители, масла и смазки. Если вы предвидите, что ваша деталь, напечатанная на 3D-принтере, будет контактировать с любым из этих соединений, вам необходимо убедиться, что ее химическая стойкость на должном уровне. Это также важно для деталей, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами.

Как вы уже знаете, нет однозначного ответа на вопрос, какая нить для 3D-печати самая прочная. Используя четыре стандарта, которые мы определили, мы попытаемся составить короткий список самых прочных волокон, которые вы можете купить..

Лучшая прочность на разрыв

За исключением нескольких очень специфических брендов, поликарбонат (ПК) многими считается самой прочной нитью для 3D-печати с точки зрения предел прочности. Это было доказано многочисленными тестами, в которых использовались подвешенные грузы на крючки, напечатанные на 3D-принтере. Хотя несколько других факторов влияют на характеристики детали из поликарбоната, напечатанной на 3D-принтере, базовая прочность материала на растяжение составляет впечатляющие 9800 фунтов на квадратный дюйм.

На основе испытаний, проведенных Airwolf 3D, крючок для ПК был способен выдерживать растягивающее напряжение до 685 фунтов перед разрушением. При тех же параметрах испытаний крючки из ABS и PLA были способны выдержать только до 285 фунтов. Результаты были воспроизведены Matterhackers, давая максимальную нагрузку 409 фунтов для крючка для ПК и 154 фунта для крюка из PLA.

Наряду с последними достижениями в технологии 3D-печати, использование поликарбоната создало новая парадигма возможностей 3D-печати. В настоящее время уже невозможно 3D-печать высоконадежных критически важных для безопасности деталей с использованием прочных волокон, таких как поликарбонат.

Огромным недостатком поликарбоната является то, что с ним может быть очень сложно работать. Он печатает при очень высоких температурах до 300 ° C и очень склонен к короблению. Он также нуждается в сильной опоре с точки зрения адгезии слоя и температуры слоя. Для всех самых опытных профессионалов в области 3D-печати 3D-печать из поликарбоната всегда будет серьезной проблемой.

Лучшая ударопрочность

Когда дело доходит до способности противостоять ударам, лучше всего использовать гибкую нить, такую ​​как термопластичный полиуретан (TPU) или Термопластический эластомер (ТПЭ). Оба эти термина относятся к гибким вариантам волокон и могут использоваться разными брендами как взаимозаменяемые. Технически TPU — это только один пример из подмножества гибких полимеров, которые можно назвать TPE.

TPU и TPE обладают способностью противостоять ударам из-за того, насколько хорошо они могут деформироваться. Это механизм, с помощью которого гибкая нить предохраняет от разрушения, даже если ей приходится выдерживать исключительную и внезапную нагрузку. Он также сделал TPU и TPE жизнеспособными материалами, если вам нужно, чтобы продукт для 3D-печати приобрел резиноподобные характеристики.

Гибкая нить идеально подходит для деталей 3D-печати, которые должны выдерживать постоянное движение, например кронштейны и петли. Они также являются отличным вариантом для прокладок и чехлов для телефонов, которые должны точно соответствовать форме другого объекта. В зависимости от марки, некоторые нити TPU могут увеличиваться до 600% от своих первоначальных размеров без разрушения.

Естественным недостатком 3D-печати с гибкой нитью является то, что ей не хватает жесткости даже при максимальной печати. плотность заполнения. Если вам нужна ударопрочность, но все же нужно, чтобы ваша 3D-печатная деталь была жесткой, то поликарбонат по-прежнему является отличной альтернативой.. Полиметилметакрилат (ПММА) — еще один хороший вариант для ударопрочной нити, которая даже более жесткая, чем поликарбонат.

Лучшая температура прогиба при нагревании

Температура теплового отклонения полимера (HDT) — это индикатор максимальной температуры, при которой ваша 3D-печатная деталь будет оставаться работоспособной. . Очевидно, это то, что вам нужно будет учитывать при 3D-печати функциональных деталей, которые предназначены для воздействия повышенных температур.

При выборе нити с превосходными характеристиками теплового отклонения легче составить короткий список волокна, печатающие при высоких температурах. Таким образом, такие волокна, как PEEK, поликарбонат, нейлон, ABS и PETG, быстро становятся популярными вариантами.

Стандартным для измерения температуры теплового отклонения обычно является температура, при которой начинается деформация под нагрузкой 0,46 МПа или 1,8 МПа. Более высокий порог часто используется при разработке деталей, предназначенных для высокопроизводительных приложений. Важно убедиться, что полимеры сравниваются с использованием одной и той же метрики.

По сравнению с другими вариантами, PEEK поднимается вверх со значением от 152 до 172 ° C при 1,8 МПа. Поликарбонат имеет немного более низкие характеристики при 140 ° C при той же нагрузке. Стандартный ABS имеет HDT всего 100 ° C, в то время как PETG еще хуже при 63 ° C.

Нейлон немного сложнее описать просто потому, что существует так много вариантов нейлона. Стандартный Нейлон-6,6 имеет только HDT 80 ° C. Однако есть гораздо более устойчивые варианты. Нейлон, армированный стекловолокном, имеет HDT от 170 ° C до 255 ° C.

Если ограничиться широко используемыми материалами для 3D-печати, очевидно, что наиболее приемлемыми вариантами являются PEEK или поликарбонат. Оба они довольно дороги, но все же более доступны, чем какой-нибудь модный армированный нейлон.

Лучшая химическая стойкость

Огромный фактор, определяющий степень химической стойкости полимера, заключается в его молекулярной структуре. Полимерные цепи с большим количеством ненасыщенных (двойных или тройных) связей, как правило, более уязвимы для химического воздействия. Есть много других факторов, таких как электроотрицательность определенных функциональных групп, но это уже слишком много деталей для этой статьи.

Если посмотреть на это с точки зрения насыщенности связей, вряд ли будет 3D-печать. филаментный материал, который является более химически стабильным, чем полипропилен (ПП). PP — это, по сути, длинная цепь из атомов углерода и водорода, связанных одинарными связями. Это оставляет очень мало места для замены другими химическими соединениями, хотя связи все еще могут быть разорваны в высокотемпературной среде.

ПП обеспечивает химическую стойкость к большинству органических растворителей, масел, кислот и оснований. . Для сравнения: обычно надежный поликарбонат может быть поврежден некоторыми растворителями, такими как ацетон и метиловый спирт..

Превосходная химическая стойкость полипропилена является основной причиной того, что сегодня он стал одним из наиболее широко используемых полимеров. Если у вас дома есть пластиковые контейнеры для еды, то велика вероятность, что они сделаны из формованного полипропилена.

Печать на полипропилене имеет огромный недостаток — это, как известно, один из самых сложных нити для работы. ПП имеет очень низкую поверхностную энергию. Это означает, что из-за того, что полипропиленовая нить прилипнет к печатной платформе, вы, скорее всего, вытащите все из своего набора трюков. От медленной печати до использования нагретого слоя и закрытой камеры сборки, все меры по адгезии к слою будут необходимы, чтобы получить хороший отпечаток из полипропилена.

Заключительные мысли

При определении того, какая нить самая прочная, важно помнить, что прочность можно оценить с помощью нескольких различных показателей. В конечном счете, именно применение детали, напечатанной на 3D-принтере, определяет ее наиболее важные физические и химические свойства.

Судя по результатам, которые мы собрали, кажется, что поликарбонат (ПК) является довольно надежным средством для 3D-печати. материал для высокопроизводительных приложений. Он является одним из лучших с точки зрения прочности на разрыв, а также имеет высокие показатели по температуре теплового отклонения и ударопрочности. Если вам нужна просто механическая жизнеспособность, то поликарбонат подходит почти для всех. Просто обратите внимание, что поликарбонат печатается при очень высоких температурах и имеет тенденцию к короблению при охлаждении.

Химическая стабильность — другое дело, поскольку это та область, где поликарбонат может показаться недостаточным. Полипропилен представляет собой очень хорошую альтернативу, хотя, как известно, он представляет собой сложную нить для 3D-печати. Но кто бы ни сказал, что приятные вещи даются легко?

Предупреждение ; 3D-принтеры никогда не должны оставаться без присмотра. Они могут представлять опасность для пожарной безопасности.
Оцените статью
futurei.ru
Добавить комментарий