Kas olete kunagi mõelnud, miks 3D-printimise tehnoloogia populaarsust kogub ja asendab vanemaid traditsioonilisi tootmistehnoloogiaid?
Kui proovida loetleda põhjuseid, miks see muutus toimub, algab nimekiri kindlasti kohandamisest. Inimesed otsivad isikupärastamist. Nad on vähem huvitatud standardiseerimisest.
Ja just tänu sellele inimeste käitumise muutumisele ja 3D-printimistehnoloogia võimele rahuldada inimeste isikupärastamise vajadust kohandamise kaudu on see võimeline asendama traditsioonilisi standardiseerimisel põhinevaid tootmistehnoloogiaid.
Paindlikkus on varjatud tegur inimeste isikupärastamise otsingu taga. Ja asjaolu, et turul on saadaval paindlik 3D-printimismaterjal, mis võimaldab kasutajatel arendada üha paindlikumaid osi ja funktsionaalseid prototüüpe, on mõnele kasutajale puhta õnne allikas.
3D-prinditud mood ja 3D-prinditud proteesid on näited rakendustest, kus 3D-printimise paindlikkust tuleks hinnata.
Kummi 3D-printimine on valdkond, mida alles uuritakse ja mis vajab arendamist. Kuid praegu puudub meil kummi 3D-printimise tehnoloogia ning kuni kumm muutub täielikult prinditavaks, peame leppima alternatiividega.
Ja uuringute kohaselt on kummile lähimad alternatiivid termoplastsed elastomeerid. Selles artiklis vaatleme lähemalt nelja erinevat tüüpi painduvaid materjale.
Neid painduvaid 3D-printimismaterjale nimetatakse TPU-ks, TPC-ks, TPA-ks ja pehmeks PLA-ks. Alustuseks anname teile üldise ülevaate painduvatest 3D-printimismaterjalidest.
Mis on kõige paindlikum filament?
Paindlike filamentide valimine oma järgmise 3D-printimisprojekti jaoks avab teie printimiseks uute võimaluste maailma.
Selle painduva filamendiga saab printida mitte ainult mitmesuguseid objekte, vaid ka kahe- või mitmepealise ekstruuderiga printeri olemasolul päris hämmastavaid asju.
Teie printeriga saab printida osi ja funktsionaalseid prototüüpe, näiteks eritellimusel valmistatud plätusid, pingekuulide otsikuid või lihtsalt vibratsioonisummuteid.
Kui olete otsustanud oma esemete trükkimisel kasutada Flexi-filamenti, on teil kindlasti õnnestunud oma kujutlusvõimet reaalsusele võimalikult lähedale viia.
Tänapäeval on selles valdkonnas nii palju valikuvõimalusi, et oleks raske ette kujutada aega, mis on 3D-printimise valdkonnas juba möödas ilma selle trükimaterjalita.
Kasutajate jaoks oli painduvate filamentidega printimine tol ajal tüütu. See vaev tulenes paljudest teguritest, mis olid seotud ühe ühise tõsiasjaga – need materjalid on väga pehmed.
Paindliku 3D-printimismaterjali pehmus muutis nende printimise ükskõik millise printeriga riskantseks, selle asemel oli vaja midagi tõeliselt usaldusväärset.
Enamik tolleaegseid printereid seisis silmitsi nööri surumisefekti probleemiga, seega kui tol ajal midagi jäigata läbi düüsi lükati, siis see paindus, väändus ja põrkas nööri vastu.
Kõik, kes on tuttavad igasuguse riide õmblemiseks nõelast niidi valamisega, saavad selle nähtusega samastuda.
Lisaks tõukejõu probleemile oli pehmemate filamentide, näiteks TPE, tootmine väga heraklese ülesanne, eriti heade tolerantsidega.
Kui arvestate halva tolerantsiga ja alustate tootmist, on tõenäoline, et teie valmistatud filament peab läbima halva detailimise, kinnikiilumise ja ekstrusiooniprotsessi.
Kuid asjad on muutunud ja praegu on saadaval lai valik pehmeid filamente, mõned neist isegi elastsete omaduste ja erineva pehmusastmega. Näited on pehme PLA, TPU ja TPE.
Shore'i kõvadus
See on tavaline kriteerium, mida võite näha hõõgniiditootjate puhul, kes mainivad oma 3D-printimismaterjali nime kõrval.
Shore'i kõvadus on defineeritud kui iga materjali vastupidavuse mõõt sissepressimisele.
See skaala leiutati varem, kui inimestel polnud materjali kõvaduse kohta mingit viidet.
Seega, enne Shore'i kõvaduse leiutamist pidid inimesed oma kogemusi teistele kasutama, et selgitada iga materjali kõvadust, millega nad olid katsetanud, mitte nimetama numbrit.
Sellest skaalast saab oluline tegur funktsionaalse prototüübi osa valmistamiseks sobiva vormimaterjali valimisel.
Näiteks kui soovite kipsist seisva baleriini vormi valmistamiseks valida kahe kummi vahel, siis Shore'i kõvadus ütleb teile, et madala kõvadusega 70 A kumm on vähem kasulik kui kumm, mille Shore'i kõvadus on 30 A.
Tavaliselt on filamentidega tegeledes teada, et painduva materjali soovitatav Shore'i kõvadus jääb vahemikku 100A kuni 75A.
Kusjuures painduv 3D-printimismaterjal, mille Shore'i kõvadus on 100A, on ilmselgelt kõvem kui 75A kõvadusega materjal.
Mida painduva filamendi ostmisel arvestada?
Mis tahes filamendi ostmisel tuleb arvestada mitmete teguritega, mitte ainult painduvate filamentidega.
Peaksite alustama keskpunktist, mis on teie jaoks kõige olulisem, näiteks materjali kvaliteet, mis tagab funktsionaalse prototüübi hea välimusega osa.
Seejärel peaksite mõtlema tarneahela usaldusväärsusele, st materjal, mida te 3D-printimiseks üks kord kasutate, peaks olema pidevalt saadaval, vastasel juhul kasutate lõpuks piiratud koguses 3D-printimismaterjali.
Pärast nende tegurite läbimõtlemist peaksite kaaluma suurt elastsust ja laia värvivalikut. Sest mitte iga paindlik 3D-printimismaterjal ei pruugi olla saadaval teie soovitud värvitoonis.
Pärast kõigi nende tegurite kaalumist saate ettevõtte klienditeenindust ja hinda teiste turul tegutsevate ettevõtetega võrreldes arvesse võtta.
Nüüd loetleme mõned materjalid, mida saate valida painduva detaili või funktsionaalse prototüübi printimiseks.
Paindlike 3D-printimismaterjalide loend
Kõigil allpool mainitud materjalidel on mõned põhiomadused, näiteks nad on kõik oma olemuselt paindlikud ja pehmed. Materjalidel on suurepärane väsimuskindlus ja head elektrilised omadused.
Neil on erakordne vibratsioonisummutus ja löögikindlus. Need materjalid on kemikaalidele ja ilmastikule vastupidavad, neil on hea rebenemis- ja kulumiskindlus.
Kõik need on taaskasutatavad ja neil on hea lööke neelav võime.
Printeri eeltingimused painduvate 3D-printimismaterjalidega printimiseks
Enne nende materjalidega printimist on olemas mõned standardid, mida printerile seadistada.
Printeri ekstruuderi temperatuurivahemik peaks olema 210–260 kraadi Celsiuse järgi, samas kui aluse temperatuur peaks olema toatemperatuuril kuni 110 kraadi Celsiuse järgi, olenevalt printimiseks mõeldud materjali klaasistumistemperatuurist.
Soovitatav printimiskiirus painduvate materjalidega printimisel võib olla alates viiest millimeetrist sekundis kuni kolmekümne millimeetrini sekundis.
Teie 3D-printeri ekstruuderisüsteem peaks olema otseajamiga ja teil on soovitatav kasutada jahutusventilaatorit, et saaksite toodetavaid osasid ja funktsionaalseid prototüüpe kiiremini järeltöödelda.
Nende materjalidega printimise väljakutsed
Muidugi on enne nende materjalidega printimist mõned punktid, mille eest tuleb hoolitseda, lähtudes raskustest, millega kasutajad on varem kokku puutunud.
- Termoplastsed elastomeerid on teadaolevalt printeri ekstruuderite poolt halvasti käsitsetavad.
-Need imavad niiskust, seega oodake, et teie prinditud materjal suureneb, kui filamenti ei hoita õigesti.
-Termoplastsed elastomeerid on tundlikud kiirete liigutuste suhtes, seega võivad need ekstruuderisse surudes deformeeruda.
TPU
TPU tähistab termoplastilist polüuretaani. See on turul väga populaarne, seega on painduvate filamentide ostmisel suur tõenäosus, et see materjal on see, millega te teiste filamentidega võrreldes sagedamini kokku puutute.
See on turul tuntud oma suurema jäikuse ja teiste filamentidega võrreldes kergema väljapressimisvõime poolest.
Sellel materjalil on korralik tugevus ja vastupidavus. Selle elastsusvahemik on 600–700 protsenti.
Selle materjali Shore'i kõvadus on vahemikus 60 A kuni 55 D. Sellel on suurepärane trükitavus ja see on poolläbipaistev.
Selle keemiline vastupidavus looduslikele rasvadele ja õlidele muudab selle 3D-printeritega kasutamiseks sobivamaks. Sellel materjalil on kõrge kulumiskindlus.
TPU-ga printimisel on soovitatav hoida printeri temperatuuri vahemikus 210–230 kraadi Celsiuse järgi ja aluspinna temperatuuri vahemikus 0–60 kraadi Celsiuse järgi.
Nagu eespool mainitud, peaks printimiskiirus olema viis kuni kolmkümmend millimeetrit sekundis, samas kui aluspinna kleepimiseks on soovitatav kasutada Kaptoni või maalriteipi.
Ekstruuder peaks olema otseülekandega ja jahutusventilaatorit ei soovitata kasutada, vähemalt mitte selle printeri esimeste kihtide puhul.
TPC
Need tähistavad termoplastset kopolüestrit. Keemiliselt on need polüeetri estrid, millel on vahelduv juhusliku pikkusega järjestus kas pika või lühikese ahelaga glükoolidest.
Selle osa kõvad segmendid on lühikese ahelaga esterühikud, pehmed segmendid aga tavaliselt alifaatsed polüeetrid ja polüesterglükoolid.
Kuna seda painduvat 3D-printimismaterjali peetakse insenerimaterjaliks, ei näe seda nii tihti kui TPU-d.
TPC-l on madal tihedus, elastsusvahemik 300–350 protsenti. Selle Shore'i kõvadus jääb vahemikku 40–72 D.
TPC-l on hea kemikaalikindlus ja tugevus, samuti hea termiline stabiilsus ja temperatuuritaluvus.
TPC-ga printimisel on soovitatav hoida temperatuur vahemikus 220–260 kraadi Celsiuse järgi, printimiskihi temperatuur vahemikus 90–110 kraadi Celsiuse järgi ja printimiskiirus sama mis TPU-l.
TPA
TPE ja nailoni keemiline kopolümeer nimega termoplastne polüamiid on kombinatsioon nailonist tulenevast siledast ja läikivast tekstuurist ning TPE õnnistuseks olevast paindlikkusest.
Sellel on suur paindlikkus ja elastsus vahemikus 370–497 protsenti ning Shore'i kõvadus vahemikus 75–63 A.
See on erakordselt vastupidav ja selle trükitavus on samaväärne TPC-ga. Sellel on hea kuumakindlus ja kihtide nakkuvus.
Printeri ekstruuderi temperatuur selle materjali printimise ajal peaks olema vahemikus 220–230 kraadi Celsiuse järgi, samas kui printimisaluse temperatuur peaks olema vahemikus 30–60 kraadi Celsiuse järgi.
TPU ja TPC printimisel võib teie printeri printimiskiirus olla sama, mis on soovitatav.
Printeri alusliim peaks olema PVA-põhine ja ekstruuderisüsteem võib olla nii otseülekandega kui ka Bowden-ajamiga.
Postituse aeg: 10. juuli 2023