Някога чудили ли сте се защо технологията за 3D печат набира сила и измества по-старите традиционни производствени технологии?
Ако се опитате да изброите причините, поради които се случва тази трансформация, списъкът със сигурност ще започне с персонализиране. Хората търсят персонализация. Те са по-малко заинтересовани от стандартизация.
И именно поради тази промяна в поведението на хората и способността на технологията за 3D печат да задоволи нуждата на хората от персонализация чрез персонализиране, тя е в състояние да замени традиционно базираните на стандартизация производствени технологии.
Гъвкавостта е скрит фактор зад търсенето на персонализация от страна на хората. А фактът, че на пазара има гъвкави материали за 3D печат, които позволяват на потребителите да разработват все по-гъвкави части и функционални прототипи, е източник на чисто блаженство за някои потребители.
3D принтираната мода и 3D принтираните протези на ръцете са примери за приложения, при които гъвкавостта на 3D печата трябва да бъде оценена.
3D печатът върху каучук е област, която все още е в процес на изследване и предстои да бъде разработена. Но засега нямаме технология за 3D печат върху каучук и докато каучукът не стане напълно печатаем, ще трябва да се справим с алтернативи.
И според изследванията, най-близките алтернативи на каучука, които попадат в тази категория, се наричат термопластични еластомери. Има четири различни вида гъвкави материали, които ще разгледаме подробно в тази статия.
Тези гъвкави материали за 3D печат се наричат TPU, TPC, TPA и Soft PLA. Ще започнем с кратко описание на гъвкавите материали за 3D печат като цяло.
Кой е най-гъвкавият филамент?
Изборът на гъвкави филаменти за следващия ви 3D проект за печат ще ви отвори свят от различни възможности за вашите разпечатки.
Не само можете да отпечатате редица различни обекти с вашия гъвкав филамент, но и ако имате принтер с двоен или многоглав екструдер, можете да отпечатате доста невероятни неща, използвайки този материал.
Части и функционални прототипи, като например джапанки по поръчка, сферични глави за омекотяване на напрежението или просто амортисьори за вибрации, могат да бъдат отпечатани с вашия принтер.
Ако сте решени да използвате флекси филамент като част от печата на вашите обекти, със сигурност ще успеете да превърнете въображението си в реалност.
С толкова много опции, предлагани днес в тази област, би било трудно да си представим времето, което вече е изминало в областта на 3D печата без отсъствието на този печатащ материал.
За потребителите печатането с гъвкави филаменти по онова време беше истинска мъка. Проблемът се дължеше на много фактори, които се въртяха около един общ факт, че тези материали са много меки.
Мекотата на гъвкавия 3D печатащ материал правеше рисковано отпечатването им с какъвто и да е принтер, вместо това се нуждаеше от нещо наистина надеждно.
Повечето принтери по онова време се сблъскваха с проблема с ефекта на натискане на струната, така че всеки път, когато натискахте нещо по това време без никаква твърдост през дюзата, то се огъваше, усукваше и се бореше с нея.
Всеки, който е запознат с изливането на конец от игла за шиене на всякакъв вид плат, може да се припознае в това явление.
Освен проблема с ефекта на натиск, производството на по-меки филаменти като TPE беше много херкулесова задача, особено с добри толеранси.
Ако вземете предвид лошата толерантност и започнете производството, има вероятност произведеният от вас филамент да се наложи да претърпи лошо детайлиране, засядане и процес на екструдиране.
Но нещата са се променили и в момента има гама от меки филаменти, някои от които дори с еластични свойства и различна степен на мекота. Меки PLA, TPU и TPE са някои от примерите.
Твърдост по Шор
Това е често срещан критерий, който може да видите при производителите на филаменти, споменаващи го до името на техния 3D печатащ материал.
Твърдостта по Шор се определя като мярка за съпротивление на всеки материал на вдлъбване.
Тази скала е изобретена в миналото, когато хората не са имали никаква препратка, когато са говорили за твърдостта на който и да е материал.
Така че, преди да бъде изобретена твърдостта по Шор, хората е трябвало да използват опита си, за да обяснят твърдостта на всеки материал, върху който са експериментирали, вместо да споменават число.
Този мащаб се превръща във важен фактор при избора на материал за матрица за производството на част от функционален прототип.
Така например, когато искате да избирате между две гуми за изработка на калъп за стояща балерина от гипс, твърдостта по Шор би ви показала, че трябва да имате гума с малка твърдост 70 A, която е по-малко полезна от гума с твърдост по Шор 30 A.
Обикновено, когато работите с нишки, ще знаете, че препоръчителната твърдост по Шор на гъвкав материал варира от 100A до 75A.
При това, очевидно, гъвкавият 3D печатащ материал с твърдост по Шор от 100А би бил по-твърд от този със 75А.
Какво да имате предвид при закупуване на гъвкав филамент?
Има различни фактори, които трябва да се вземат предвид при закупуването на филамент, не само гъвкави.
Трябва да започнете от централна точка, която е най-важна за вас, нещо като качеството на материала, което ще доведе до добре изглеждаща част от функционален прототип.
След това трябва да помислите за надеждността във веригата за доставки, т.е. материалът, който използвате веднъж за 3D печат, трябва да е постоянно наличен, в противен случай ще се окажете принудени да използвате ограничено количество материал за 3D печат.
След като сте обмислили тези фактори, трябва да помислите за висока еластичност и голямо разнообразие от цветове. Защото не всеки гъвкав 3D печатащ материал ще бъде наличен в цвета, в който искате да го закупите.
След като вземете предвид всички тези фактори, можете да вземете предвид обслужването на клиентите и цената на компанията в сравнение с други компании на пазара.
Сега ще изброим някои от материалите, които можете да изберете за отпечатване на гъвкава част или функционален прототип.
Списък с гъвкави материали за 3D печат
Всички изброени по-долу материали имат някои основни характеристики, като например, че са гъвкави и меки по природа. Материалите имат отлична устойчивост на умора и добри електрически свойства.
Те притежават изключително амортизиране на вибрациите и удароустойчивост. Тези материали показват устойчивост на химикали и атмосферни влияния, имат добра устойчивост на разкъсване и износване.
Всички те са рециклируеми и имат добра амортизираща способност.
Необходими условия за принтер за печат с гъвкави 3D материали
Има някои стандартни насоки, които трябва да спазвате, преди да печатате с тези материали.
Температурният диапазон на екструдера на вашия принтер трябва да бъде между 210 и 260 градуса по Целзий, докато температурният диапазон на леглото трябва да бъде от околна температура до 110 градуса по Целзий, в зависимост от температурата на стъклен преход на материала, който искате да печатате.
Препоръчителната скорост на печат при печат с гъвкави материали може да бъде от пет милиметра в секунда до тридесет милиметра в секунда.
Екструдерната система на вашия 3D принтер трябва да е с директно задвижване и се препоръчва да имате охлаждащ вентилатор за по-бърза последваща обработка на частите и функционалните прототипи, които произвеждате.
Предизвикателства при печат с тези материали
Разбира се, има някои точки, за които трябва да се погрижите, преди да печатате с тези материали, въз основа на трудностите, с които са се сблъсквали потребителите преди това.
-Известно е, че термопластичните еластомери се обработват лошо от екструдери на принтера.
-Те абсорбират влага, така че очаквайте вашият отпечатък да се увеличи по размер, ако филаментът не се съхранява правилно.
-Термопластичните еластомери са чувствителни към бързи движения, така че могат да се изкривят, когато се избутват през екструдера.
ТПУ
TPU е съкращение от термопластичен полиуретан. Той е много популярен на пазара, така че когато купувате гъвкави филаменти, има голяма вероятност този материал да е това, с което по-често се сблъсквате в сравнение с други филаменти.
Известен е на пазара с това, че показва по-голяма твърдост и по-лесно екструдиране в сравнение с други филаменти.
Този материал има прилична здравина и висока издръжливост. Има висок диапазон на еластичност от порядъка на 600 до 700 процента.
Твърдостта по Шор на този материал варира от 60 A до 55 D. Той има отлична печатаемост и е полупрозрачен.
Химическата му устойчивост на мазнини и масла го прави по-подходящ за употреба с 3D принтери. Този материал има висока устойчивост на износване.
Препоръчително е да поддържате температурата на принтера между 210 и 230 градуса по Целзий, а на леглото между незагрята температура и 60 градуса по Целзий, докато печатате с TPU.
Скоростта на печат, както е споменато по-горе, трябва да бъде между пет и тридесет милиметра в секунда, а за залепване върху леглото се препоръчва да използвате каптонова или бояджийска лента.
Екструдерът трябва да е с директно задвижване, а охлаждащият вентилатор не се препоръчва поне за първите слоеве на този принтер.
ТПК
Те са съкращение от термопластичен съполиестер. Химически те са полиетерни естери, които имат редуваща се произволна последователност от дълговерижни или късоверижни гликоли.
Твърдите сегменти на тази част са късоверижни естерни единици, докато меките сегменти обикновено са алифатни полиетери и полиестерни гликоли.
Тъй като този гъвкав материал за 3D печат се счита за инженерен материал, той не е нещо, което бихте виждали толкова често, колкото TPU.
TPC има ниска плътност с еластичен диапазон от 300 до 350 процента. Твърдостта му по Шор варира от 40 до 72 D.
TPC показва добра устойчивост на химикали и висока якост с добра термична стабилност и температурна устойчивост.
Докато печатате с TPC, се препоръчва да поддържате температура в диапазона от 220 до 260 градуса по Целзий, температура на леглото в диапазона от 90 до 110 градуса по Целзий и скорост на печат в същия диапазон като при TPU.
ТПА
Химичният съполимер на TPE и найлон, наречен термопластичен полиамид, е комбинация от гладка и лъскава текстура, която идва от найлона, и гъвкавостта, която е предимство на TPE.
Той има висока гъвкавост и еластичност в диапазона от 370 до 497 процента, с твърдост по Шор в диапазона от 75 до 63 A.
Той е изключително издръжлив и показва печатаемост на същото ниво като TPC. Има добра устойчивост на топлина, както и адхезия на слоевете.
Температурата на екструдера на принтера по време на печат върху този материал трябва да бъде в диапазона от 220 до 230 градуса по Целзий, докато температурата на леглото трябва да бъде в диапазона от 30 до 60 градуса по Целзий.
Скоростта на печат на вашия принтер може да бъде същата, каквато е препоръчителната при печат с TPU и TPC.
Адхезията на леглото на принтера трябва да е на базата на PVA, а екструдерната система може да бъде както с директно задвижване, така и с Bowden.
Време на публикуване: 10 юли 2023 г.