Večina materialov za 3D-tiskanje je nekakšna vrsta plastike, čeprav obstajajo 3D-tiskalniki, ki lahko tiskajo kovinske ali keramične dele. Plastika običajno ni znana po svoji toplotni odpornosti, vendar je razvoj novih materialov pri modeliranju s spajanjem slojev (FDM), stereolitografiji (SLA) in tehnologiji 3D-tiskanja selektivnega laserskega sintranja (SLS) pripeljal toplotno odporne smole, toplotno odporne filamente in toplotno odporne praške.
V članku bomo obravnavali različne vrste 3D tiskalnikov, toplotno odporne materiale za 3D tiskanje, vključno s toplotno odpornimi filamenti, smolami in praški, ter prednosti in slabosti vsakega od njih.
Merjenje toplotne odpornosti 3D natisnjenih delov
Splošni izraz “toplotna odpornost” se lahko nanaša na več merljivih lastnosti materiala, ki so posebej uporabne v določenih situacijah. Tri mehanske lastnosti so:
- Temperatura toplotne deformacije (HDT): meri, kako dobro se material upira deformaciji pod obremenitvijo pri povišani temperaturi, ali preprosteje, kako trd je material pri segrevanju.
- Vicatova točka mehčanja: meri temperaturo, pri kateri lahko igla s ploščato glavo prodre v površino materiala do globine 1 mm, ali preprosteje, točko, pri kateri se stabilnost trdne oblike začne rušiti. Ta meritev je koristna za prožne materiale (npr. TPU) – za katere HDT ni smiseln.
- Temperatura steklastega prehoda (Tg): meri temperaturo, pri kateri material prehaja iz trdne strukture v mehkejšo.
Teh mehanskih lastnosti ni mogoče uporabiti zamenljivo, saj se bodo meritve za posamezen material precej razlikovale, če pogledamo te tri standarde: 3D-natisnjena smola se bo rahlo deformirala pod obremenitvijo pri eni temperaturi (HDT), bo dovzetna za praske ali penetracijo (mehčanje po Vicatu točka) na drugi in steklasti prehod pri veliko višji temperaturi.
V svetu 3D tiska je HDT najpogosteje uporabljena lastnost za oceno uporabnosti materiala v ogrevanem okolju ali uporabi. Ker HDT meri zmogljivost pod obremenitvijo, je pomembno upoštevati, da se pri ocenjevanju HDT uporabljata dve običajni meritvi deformacije: HDT pri 0,45 MPa (67 psi) in HDT pri 1,8 MPa (264 psi).
Toplotno odporni filamenti za FDM 3D tiskanje
Modeliranje s spajanjem slojev (FDM), znano tudi kot izdelava taljenih filamentov (FFF), je najpogosteje uporabljena oblika 3D-tiskanja na potrošniški ravni, ki jo spodbuja pojav 3D-tiskalnikov za hobi uporabnike. 3D-tiskalniki FDM izdelujejo dele s taljenjem in ekstrudiranjem termoplastičnega filamenta, ki ga šoba tiskalnika nanese plast za plastjo na območje izdelave.
Večina tiskalnikov FDM lahko tiska s filamenti, ki nudijo toplotno odpornost do približno 100 ºC, medtem ko lahko nekateri industrijski 3D-tiskalniki FDM tiskajo tudi dele za uporabo pri visokih temperaturah s filamenti, odpornimi na toploto, ki imajo HDT 280 ºC.
Toplotno odporno 3D tiskanje FDM: prednosti in slabosti
3D-tiskanje FDM je zelo primerno za osnovne modele, kot dokaz koncepta, pa tudi za hitro in poceni izdelavo prototipov preprostih delov, kot so deli, ki bi jih običajno lahko strojno obdelali. Je hiter za tiskanje preprostih geometrij in ker mnogi ljudje ob vizualizaciji 3D-tiskanja pomislijo na tehnologijo FDM in postopek “pištole za vroče lepilo”, je to lahko preprost uvod v 3D-tiskanje.
Vendar ima FDM najnižjo ločljivost in natančnost/preciznost v primerjavi s SLA ali SLS; ter ni najboljša možnost za tiskanje zapletenih modelov ali delov z zapletenimi funkcijami. Večina profesionalnih in industrijskih 3D tiskalnikov FDM uporablja topne podpore za ublažitev nekaterih od teh težav in ponuja širši nabor inženirskih termoplastov, vendar za visoko ceno.
Tiskalniki za toplotno odporno FDM 3D tiskanje
Na voljo je širok nabor FDM tiskalnikov za izdelavo toplotno odpornih 3D tiskanih delov. Veliko tiskalnikov ima tudi odprte platforme, tako da lahko stranke tiskajo z več vrstami filamentov različnih proizvajalcev.
Glavna zahteva za FDM 3D tiskanje toplotno odpornih delov je zagotavljanje, da lahko ekstruder tiskalnika in tiskalna postelja dosežeta višje temperaturne nastavitve, potrebne za taljenje in ekstrudiranje toplotno odpornih filamentov in za stabilizacijo delov med postopkom tiskanja. Za vzdrževanje stalne in visoke temperature med tiskanjem priporočamo zaprto tiskalno komoro. Filamenti, ki nudijo najvišjo toplotno odpornost, kot sta PEEK ali ULTEM, so združljivi samo s specializiranimi industrijskimi tiskalniki FDM.
Ker so ti materiali zasnovani tako, da so odporni proti deformacijam pri višjih temperaturah, tudi njihovo taljenje in iztiskanje pogosto predstavljata težave in lahko povzroči deformirane dele, zamašitev šob ali druge težave.
Primerjava toplotno odpornih filamentov za 3D tiskanje
Najpogostejša materiala za FDM tiskanje sta PLA in ABS. ABS ponuja večjo toplotno odpornost. Na voljo so tudi drugi filamenti, ki so bolj odporni na toploto, vendar jih je pogosto težje tiskati ali zahtevajo specializirane industrijske 3D tiskalnike.
PLA
PLA je najpogostejši plastični material za filamentne 3D-tiskalnike – je stroškovno ugoden material, z zelo preprostim potekom dela in je na voljo v številnih barvah, zaradi česar je privlačen za hobi uporabnike in izobraževalni trg. Standardni PLA ima razmeroma nizko toplotno odpornost, s HDT okoli 50 ºC pri 0,45 MPa. Zato tistim, ki želijo ohraniti enostavnost uporabe, hkrati pa lahko hitro in enostavno natisnejo dele PLA, odporne na vročino, številni proizvajalci ponujajo material PLA z dodatki, ki izboljšajo njegovo toplotno odpornost. Poleg tega nekateri delovni tokovi priporočajo korak žarjenja, kar pomeni, da se končni deli ponovno segrejejo, da dodatno kristalizirajo svojo strukturo in preprečijo lezenje ali počasno deformacijo, ko so pod obremenitvijo.
ABS
ABS je najpogostejši FDM filament za 3D tiskanje za inženirske in druge profesionalne aplikacije. Proizvaja dele, ki so močni in odporni na udarce. S HDT 90 ºC pri 0,45 MPa ima boljšo toplotno odpornost kot druge običajne vrste filamentov, kot sta PLA ali PETG. ABS deli so idealni za uporabo pri hitri izdelavi prototipov in v izobraževanju; zaradi nizkih stroškov in dostopnega poteka dela je priljubljena izbira za hitro tiskanje.
Polikarbonat (PC)
Polikarbonatne materiale, čeprav so znani po visoki natezni trdnosti in temperaturni odpornosti, je običajno težko 3D-tiskati, ker se razširijo, ko so izpostavljeni vročini, 3D-natisnjeni deli pa lahko počijo ali se pokvarijo. Proizvajalci 3D tiskalnikov FDM se temu pogosto izognejo tako, da ustvarijo polikarbonatne kompozite z dodatki, ki povečajo njihovo sposobnost lepljenja. Nekateri polikarbonatni kompozitni filamenti, odporni na vročino, lahko dosežejo HDT do 110 ºC do 140 ºC pri 0,45 MPa, vendar zahtevajo visoke temperature za tiskalno podlago in ekstruzijsko šobo, kar lahko omeji vrste tiskalnikov, ki so na voljo.
PEEK
PEEK ali kompozitni filamenti PEEK nudijo največjo toplotno odpornost za FDM 3D tiskanje. Ti filamenti lahko v kombinaciji z materialom, kot so ogljikova vlakna, kot je to v primeru PEEK-CF, PEEK kompozita iz ogljikovih vlaken, dosežejo do 260 ºC, preden se deformirajo pod obremenitvijo, zaradi česar so idealni za hitro izdelavo prototipov električnih konektorjev, priprave in vpenjala za aplikacije in procese preoblikovanja. Material je visoko kemično odporen, odporen na trenje in ga je mogoče strojno obdelati v trdni obliki po tiskanju. Lastnosti PEEK-a, ki so odporni na toploto, otežujejo gladko taljenje in iztiskanje, mnogi uporabniki pa poročajo, da je zanesljivost in skladnost s PEEK-om težje doseči. Filamenti PEEK so združljivi le z nekaj industrijskimi tiskalniki FDM. Za zagotavljanje dobrih rezultatov morajo imeti tiskalniki glavo, ki lahko doseže 400 °C, komoro, ki se lahko segreje na 120 °C, in tiskalno ploščo, ki se lahko segreje na 230 °C. PEEK je tudi bistveno dražji od drugih filamentov.
ULTEM (PEI)
ULTEM je drugo ime za polieterimid (PEI), visoko zmogljivo termoplastiko, ki se zaradi svoje toplotne odpornosti in trdnosti pogosto uporablja v FDM 3D tiskanju. S HDT okoli 150 °C pri 0,45 MPa in visoko natezno trdnostjo je vredna in cenejša zamenjava za PEEK v različnih aplikacijah. ULTEM je lažje tiskati kot PEEK, vendar še vedno potrebuje glavo, ki lahko doseže visoko temperaturo – okoli 360 °C – za doseganje dobrih rezultatov, zato je le omejen nabor tiskalnikov FDM primeren za tiskanje filamenta ULTEM.
| Material | Toplotna odpornost | Aplikacije: |
| PLA | 50 °C | Trdni in močni prototipi, šablone in napeljave, merilniki |
| ABS | 90 °C | Izdelava prototipov potrošniške elektronike, odporna na udarce |
| Polycarbonate (PC) | 140 °C | Vzdržljivi, lahki in na udarce odporni deli za ohišja |
| ULTEM | 150 ºC | Kemično in temperaturno odporne šablone, napeljave, ohišja in prototipi |
| PEEK | 260 ºC | Izdelava prototipov ali funkcionalno testiranje električnih konektorjev za zmanjšanje toplotnega raztezanja, zagotavljanje kemične odpornosti in spodbujanje učinkovitega tesnjenja |
Toplotno odporne smole za 3D-tiskanje SLA
3D-tiskanje s smolo, kot je stereolitografski (SLA) 3D-tiskalnik, uporablja laser ali drug svetlobni vir za utrjevanje tekoče plastične kadi eno plast naenkrat in ponuja veliko možnosti za materiale, odporne na vročino.
Proizvajalci smolnih 3D-tiskalnikov večinoma izdelujejo lastne materiale, zato jih ni tako enostavno prepoznati in združiti kot FDM 3D-tiskalne filamente, odporne na toploto. Številne smole za 3D-tiskanje za splošno uporabo niso visoko odporne na toploto, vendar lahko napredni materiali dosežejo najvišjo toplotno odpornost med vsemi postopki 3D-tiskanja plastike.
3D tiskanje s smolo, odporno na vročino: prednosti in slabosti
3D-tiskalniki iz smole so idealni za ustvarjanje visokokakovostnih delov z gladko površino, majhnimi tolerancami in širokim razponom lastnosti materiala.
Ker tiskalniki s smolo strdijo tekočo plastiko z virom svetlobe, so plasti med seboj kemično povezane v vseh smereh, kar pomeni, da imajo deli izotropne mehanske lastnosti in niso nagnjeni k striženju vzdolž določene osi, kot so deli FDM. To pomeni, da so lahko deli, natisnjeni s toplotno odpornimi smolami, uporabijo za tesnila, električne konektorje, ki se morajo povezati z drugimi komponentami, ali celo za avtomobilske, vesoljske in energetske aplikacije, kjer so visoke temperature standardno okolje.
Postopek SLA je prav tako primeren za gladke zaključne površine, malo ali skoraj nevidne linije slojev ter visoko stopnjo natančnosti. Smole, odporne na toploto, so idealne za funkcionalne prototipe, proizvodne pripomočke in dele za končno uporabo pri vzdrževanju in popravilih (MRO), kjer je lahko okolje končne uporabe vroče.
Tiskalniki za 3D tiskanje na toplotno odporno smolo
Razpoložljivost materiala za smolno 3D-tiskanje je močno odvisna od vrste tiskalnika. Za razliko od 3D-tiskanja FDM, kjer so običajne vrste plastike na voljo za različne vrste tiskalnikov, proizvajalci SLA pogosto oblikujejo in ustvarjajo svoje lastne materiale.
Formlabs ponuja več kot 40 visoko zmogljivih smol za svojo linijo namiznih in smolnih 3D tiskalnikov velikega formata z raznoliko paleto lastnosti materialov. Nekatere smole so posebej zasnovane za toplotno odpornost, kot je High Temp Resin, medtem ko so druge zasnovane za lastnosti materiala, kot je natezna trdnost, vendar dosegajo tudi visoko HDT.
Primerjajte smole za 3D-tiskanje, odporne na vročino
Formlabs je razvil več smol, odpornih na visoke temperature, posebej za stranke, ki delajo v ekstremnih okoljih, poleg tega pa je ustvaril več izjemno močnih smol, ki so tudi odporne na vročino.
Pri izbiri smolnega tiskalnika za potek dela 3D-tiskanja, odpornega na vročino, je pomembno razmejiti, katere mehanske lastnosti so pomembne poleg HDT. Na primer, če bodo vaši deli imeli končno delovno okolje 200 ºC, je to prva mehanska lastnost, ki jo je treba oceniti. Če imajo samo končno delovno okolje 150 ºC, boste imeli več možnosti izbire in lahko nato ocenite tiskalnik na podlagi drugih razpoložljivih materialov, površinske obdelave, enostavnost uporabe in cena.
Clear Resin
3D-tiskanje s smolo ponuja edinstveno možnost ustvarjanja resnično prosojnih 3D-natisnjenih delov. Standardni material, zasnovan za trdnost in vzdržljivost, Clear Resin ima dovolj dobro toplotno odpornost, da se lahko uporablja za aplikacije z višjo temperaturo, kot so napeljave vročega zraka ali plina. S HDT 73 °C pri 0,45 MPa je ta splošni material odličen za funkcionalno izdelavo prototipov. Clear Resin se lahko uporablja za aplikacije pri nižjih temperaturah, kot je oblikovanje poliuretana, saj temperature kalupov običajno dosežejo le približno 60 °C.
Specifikacije materiala Clear Resin V5
Tough 2000 Resin
Tough 2000 Resin je odlična izbira za izdelavo močnih, togih in robustnih prototipnih delov, ki se ne smejo zlahka upogniti. Uporablja se lahko za šablone in vpenjala, ki zahtevajo minimalen upogib, zaradi njegove natančne simulacije trdnosti in togosti ABS.
Specifikacije materiala Tough 2000 Resin
High Temp Resin
Za visokotemperaturne aplikacije, ki zahtevajo gladko površino in optimizirane lastnosti materiala SLA smol, je High Temp Resin odlična rešitev. To je namensko izdelana smola, zasnovana za visoko toplotno odpornost. S HDT 238 °C pri 0,45 MPa, najvišjo med smolami Formlabs, je High Temp Resin idealna za aplikacije, kot so funkcionalna izdelava toplotno odpornih nosilcev, ohišja in napeljave.
Specifikacije materiala High Temp Resin
Flame Retardant Resin
Smola, ki zavira gorenje in je posebej zasnovana tako, da je samougasljiva in brez halogenov, certificiran po standardu UL 94 V-0 in ugodnimi ocenami plamena, dima in strupenosti (FST). Idealna za tiskanje negorljivih, toplotno odpornih, trdih in proti lezenju odpornih delov, ki bodo dolgoročno dobro delovali v notranjih in industrijskih okoljih z visokimi temperaturami ali viri vžiga. Ima HDT 111 ºC pri 0,45 MPa.
Specifikacije materiala Flame Retardant Resin
Rigid 10K Resin
Rigid 10K Resin je material z visoko vsebnostjo stekla, je močan, tog in odporen na deformacije pod različnimi silami, pritiski in navori. Ponuja zelo visoko toplotno odpornost s HDT 238 °C pri 0,45 MPa. Idealen je za matrice in vložke za brizganje za kratke naklade, aerodinamične testne modele in tekočinam izpostavljene šablone, vpenjala in priključke.
Specifikacije materiala Rigid 10K Resin
Silicone 40A Resin
Silicone 40A Resin, združuje visoko zmogljivost silikona in oblikovalsko svobodo 3D-tiskanja za ustvarjanje funkcionalnih silikonskih delov z odlično kemično in toplotno odpornostjo (do 125 °C); je prva dostopna 100-odstotna silikonska smola za 3D-tiskanje. Lahko doseže fine značilnosti, velikosti 0,3 mm, in zapletene geometrije, ki niso možne s tradicionalnimi metodami.
Specifikacije materiala Silicone 40A Resin
Alumina 4N Resin
Edina dostopna, visoko zmogljiva tehnična keramika, Alumina 4N Resin, omogoča nove aplikacije 3D tiskanja v ekstremnih okoljih. Čeprav tiskanje z njo zahteva dodatno opremo za resnično izgorevanje keramike, imajo deli natisnjeni s to smolo; ko so v celoti dokončani; največjo delovno temperaturo 1500 °C. Uporaba tega materiala odpira nove aplikacije v industrijskem litju, oblikovanju in celo v posebnih aplikacijah, kot je ravnanje z jedrskimi odpadki in tekočimi kovinami.
Specifikacije materiala Alumina 4N Resin
| Material | Toplotna odpornost | Aplikacija: |
| Clear Resin | 73 °C | Močni, natančni konceptni modeli in prototipi Fluidika in izdelava kalupov, optika, razsvetljava in vsi deli, ki zahtevajo prosojnost ali prikazujejo notranje značilnosti |
| Tough 2000 Resin | 63 °C | Šablone in napeljave, ki zahtevajo minimalen upogib Močni in togi prototipi Pripomočki za proizvodnjo Ohišja |
| High Temp Resin | 238 °C | Prototipi toka vročega zraka, plinov in tekočin Toplotno odporni nosilci, ohišja in napeljave Kalupi in vložki |
| Flame Retardant Resin | 111 °C | Ognjevarni, toplotno odporni, togi in proti lezenju odporni deli Notranji deli v letalih, avtomobilih in železnicah Zaščitne in notranje komponente potrošniške ali medicinske elektronike Šablone po meri, napeljave in nadomestni deli za industrijska okolja z visokimi temperaturami ali viri vžiga |
| Rigid 10K Resin | 238 °C | Natančni industrijski deli, ki morajo prenesti veliko obremenitev brez upogibanja Kratkotrajni brizgalni stroji in vložki Aerodinamični preskusni modeli Komponente, priprave in vpenjala, odporne na vročino in izpostavljene tekočini |
| Silicone 40A Resin | 125 °C | Mehki, upogljivi in vzdržljivi deli Tesnila, gumice, konektorji in blažilniki za avtomobilsko industrijo, robotiko in proizvodnjo Nosljivi izdelki, ročaji in prijemala za potrošniške izdelke Prilagodljiva vpenjala, maskirna orodja in mehki kalupi za ulivanje uretana ali smole |
| Alumina 4N Resin | 1500 °C | Visokonapetostne komponente: ohišja, konektorji in pokrovi, priključni bloki Toplotna zaščita: izolatorji za svečke, električna montaža, izolacijska ohišja ali cevi Livarsko orodje za ulivanje kovin: jedra, lonci, livniki, mešalna orodja, termočlenski plašči, kovinski filtri |
Toplotno obstojni praški za SLS 3D tiskanje
Selektivno lasersko sintranje (SLS) se nanaša na postopek 3D-tiskanja s prahom, kjer laser tali praškaste delce plast za plastjo. Neuporabljen material podpira dele med tiskanjem, tako da lahko ustvarite zapletene, med seboj povezane modele brez potrebe po podpornih strukturah.
Podobno kot pri 3D-tiskanju FDM tudi proizvajalci 3D-tiskanja SLS ponujajo praške, ki so znani v inženirskem svetu, kot so najlon, polipropilen in TPU. Vsi materiali SLS so odporni na vročino in ponujajo vrhunske lastnosti materiala med vsemi rešitvami za 3D-tiskanje iz plastike.
3D-tiskanje prahu, odpornega na toploto: prednosti in slabosti
3D-tiskalniki SLS so odlični pri izdelavi delov kakovosti za končno uporabo, ki imajo moč in vzdržljivost brizganih kosov. Samonosna narava SLS omogoča tiskanje delov brez podpor, kar omogoča hitrejšo naknadno obdelavo in možnost oblik, ki bi jih bilo težko natisniti s tehnologijo SLA ali FDM.
SLS ekosistemi lahko pogosto reciklirajo prah, kar vodi do večje učinkovitosti in nižjih stroškov na del. Tiskalniki SLS imajo pogosto večje količine izdelave kot druge tehnologije in samonosna narava tehnologije omogoča tiskanje večjih serij delov, kar omogoča doseganje nizkih do srednjih količin proizvodnje. Visoka toplota, ki se uporablja za sintranje materialov SLS, pomeni, da lahko končni deli dosežejo visoko temperaturno odpornost.
Tiskalniki SLS so lahko pogosto dražji od tehnologij FDM ali SLA, čeprav dostopne možnosti, kot je Formlabs Fuse Series, omogočajo lastno proizvodnjo delov SLS, odpornih na vročino, po dostopni ceni. Natisnjeni deli imajo tudi rahlo hrapavo površinsko obdelavo, vendar jo je mogoče enostavno izboljšati z rešitvami za naknadno obdelavo.
Tiskalniki za toplotno odporno SLS 3D tiskanje
Materiali za 3D tiskanje SLS so naravno odporni na vročino, zato možnosti izbire tiskalnika SLS niso preveč omejene, če aplikacija zahteva višjo HDT. Najpogostejši material za 3D-tiskanje SLS je najlon, medtem ko večina proizvajalcev SLS tiskalnikov ponuja vrsto znanih termoplastičnih praškov. Ker so materiali pogosto skupni med proizvajalci, so druge lastnosti, kot so obseg izdelave, cena, potek dela in zahteve po infrastrukturi, običajno dejavniki razlikovanja pri izbiri med znamkami 3D-tiskalnika SLS.
Serija Formlabs Fuse je predstavila dostopno, cenovno namizno rešitev za visokokakovostno izdelavo prototipov in proizvodnjo za končno uporabo. Z vrsto razpoložljivih industrijskih standardov v prahu, kot so Nylon 12, Nylon 11, najlonski kompoziti, TPU in polipropilen, ponuja veliko možnosti za proizvodnjo toplotno odpornih delov.
Primerjajte toplotno odporne SLS praške
Najpogostejši material za selektivno lasersko sintranje je najlon, zelo zmogljiv inženirski termoplast, ki je odporen na UV, svetlobo, vročino, vlago, topila, temperaturo in vodo. Idealen je za kompleksne sklope in vzdržljive dele z visoko okoljsko stabilnostjo. Na voljo je v več različicah in v sestavljenih oblikah, od katerih je vsaka prilagojena različnim aplikacijam. Drugi priljubljeni materiali SLS vključujejo duktilni polipropilen (PP) in fleksibilni TPU, ki ponujata dobre lastnosti, odporne na toploto.
Nylon 12
Nylon 12 Powder je zelo zmogljiv material za funkcionalno izdelavo prototipov in proizvodnjo za končno uporabo kompleksnih sklopov in vzdržljivih delov z visoko okoljsko stabilnostjo, ki uravnava moč in podrobnosti. Ponuja HDT 171 °C pri 0,45 MPa, zaradi česar je eden najboljših materialov za splošno uporabo pri visokih temperaturah.
Specifikacije materiala Nylon 12
Nylon 12 GF
Nylon 12 GF Powder je material, polnjen s steklom, z izboljšano togostjo in toplotno odpornostjo pod obremenitvijo, ki vzdrži zahtevne pogoje izdelave. Idealen za aplikacije, kjer sta strukturna togost in toplotna stabilnost kritični, kot so visoko zmogljivi funkcionalni prototipi ali robustni deli za končno uporabo, ki morajo ohraniti dimenzijsko natančnost.
Specifikacije materiala Nylon 12 GF
Nylon 11
Nylon 11 Powder je duktilen in robusten material s HDT 182 °C pri 0,45 MPa. Primeren je za 3D-tiskanje toplotno odpornih delov, ki se morajo upogniti ali prevzeti udarce, za funkcionalno izdelavo prototipov in proizvodnjo majhnih serij.
Specifikacije materiala Nylon 11
Nylon 11 CF
Nylon 11 CF Powder je prah, ojačan z ogljikovimi vlakni, ki je idealen za toge, močne in lahke dele, ki lahko prenesejo visoko vročino za dolgotrajno uporabo. Ima HDT 188 °C pri 0,45 MPa, zaradi česar je Formlabsov najbolj temperaturno odporen prah SLS. Idealen je za aplikacije pri visokih temperaturah, ki zahtevajo trdnost in togost, kot so nadomestne in rezervne alternative za kovinske dele.
Specifikacije materiala Nylon 11 CF
TPU 90A
3D-tiskalniki SLS lahko ustvarijo tudi prilagodljive dele TPU z neprimerljivo svobodo in enostavnostjo oblikovanja. TPU 90A Powder, ki združuje temperaturno odpornost, visoko trdnost na trganje in raztezek pri pretrganju gumijastih materialov z vsestranskostjo SLS 3D tiskanja, je idealen za izdelavo prožnih, koži varnih prototipov in delov za končno uporabo, ki so kos zahtevam vsakodnevne uporabe.
Specifikacije materiala TPU 90A
| Material | Toplotna odpornost | Aplikacije: | |
| Nylon 12 Powder | 171 °C | Visoko zmogljiva izdelava prototipov Maloserijska proizvodnja Trajne šablone, napeljave in orodje | |
| Nylon 12 GF Powder | 170 °C | Robustne šablone, napeljave in nadomestni deli Maloserijske ohišja in oprema Deli pod dolgotrajno obremenitvijo Visokotemperaturne aplikacije | |
| Nylon 11 Powder | 182 °C | Na udarce odporni prototipi, šablone in napeljave Zaponke, sponke in tečaji Kanali in ohišja s tankimi stenami Ortotika in protetika | |
| Nylon 11 CF Powder | 188 °C | Nadomestne in rezervne alternative za kovinske dele Oprema za visoke udarce Orodje, šablone, napeljave Funkcionalni sestavljeni prototipi | |
| TPU 90A Powder | 94.3 °C | Nosljivi izdelki, ortotika, protetika, tesnila, pasovi, čepi, cevi, oblazinjenje, blažilniki |
Kovinski 3D tisk
Kovinsko 3D tiskanje je še vedno manj dostopno, vendar postaja možnost za proizvajalce, inženirje in oblikovalce izdelkov. Kovinski 3D tisk ponuja več materialov s temperaturno obstojnostjo nad 1000 ºC.
3D-tiskanje iz kovine, odporne na vročino: prednosti in slabosti
Kovinski 3D-tiskanje je cenjeno zaradi svoje zmožnosti združevanja moči, vzdržljivosti in toplotne odpornosti kovinskih delov s svobodo oblikovanja 3D-tiskanja. Kovinski 3D-natisnjeni deli so iskani za uporabo v vesoljski in avtomobilski industriji, kjer lahko lahki deli z generativnim dizajnom zagotavljajo visoko zmogljivost brez dodatne teže; nekaj, kar ne bi bilo mogoče s tradicionalnimi metodami obdelave kovin.
Visoka vhodna moč, ki je potrebna za manipulacijo, taljenje in/ali ekstrudiranje kovinskih ali kovinsko-kompozitnih materialov, pomeni, da so ti kovinski tiskalniki pogosto izjemno dragi – en model, ki velja za “začetnega”, stane več kot 80.000 EUR. Vodilni v industriji na področju kovinskega 3D-tiskanja ponujajo stroje, ki običajno stanejo pol milijona ali več, in zahtevajo obsežno infrastrukturo za podporo svojih procesov, kot so ločeni prostori in namenski operaterji.
Tiskalniki za toplotno odporno kovinsko 3D tiskanje
Proizvajalcev kovinskih 3D-tiskalnikov je manj kot proizvajalcev 3D-tiskanja iz plastike, vendar število narašča, saj se povečuje povpraševanje po potekih dela, ki lahko zagotovijo trdnost in industriji znane materiale kovinskih delov ter oblikovalske možnosti 3D-tiskanja.
Ti proizvajalci so razvrščeni v približno dve tehnologiji: ekstrudiranje in fuzija s prašno posteljo. Kovinski tiskalniki FDM delujejo podobno kot tradicionalni tiskalniki FDM, vendar uporabljajo ekstrudirane kovinske palice, ki jih držijo skupaj polimerna veziva. Končane “zelene” dele nato sintramo v peči, da odstranimo vezivo. Kovinski 3D-tiskalniki s selektivnim laserskim taljenjem (SLM) in direktnim laserskim sintranjem kovin (DMLS) delujejo podobno kot tiskalniki SLS, vendar namesto taljenja polimernih praškov z laserjem spajajo delce kovinskega prahu plast za plastjo.
Priljubljene kovine za 3D-tiskanje, odporne na vročino
Ena od prednosti kovinskega 3D-tiskanja je, da je vsak material poznan strankam – ne glede na to, ali se začnejo kot palice, ki se stopijo in povežejo skupaj, ali prah, ki se sintra v obliko, so kovinski materiali, kot sta jeklo ali aluminij, zlahka prepoznavni in razumljivi potencialnim Uporabniki 3D tiskanja. Najbolj priljubljeni materiali so iste kovine, ki jih že najdemo v vesoljski, avtomobilski, industrijski, kmetijski in komunalni industriji.
Titan
Titan je visoko temperaturno odporna kovina in ena najpogosteje uporabljenih zlitin v 3D tiskanju. Je odporen proti koroziji in ima majhno težo glede na svojo trdnost.
Nerjaveče jeklo
Nerjaveče jeklo je dobro znan material, ki se uporablja v številnih dobro vidnih arhitekturnih, oblikovalskih, avtomobilskih in vesoljskih aplikacijah. 3D-tiskanje iz nerjavečega jekla je lahko uporabno za enkratne nadomestne dele za aplikacije, kot je proizvodnja, kjer lahko tradicionalne metode izdelave trajajo tedne, ali za oddaljene lokacije, kot so vojaške ladje, ki tiskajo dele na morju. Tališče nerjavečega jekla se spreminja glede na natančno formulacijo materiala, ki je kompozit, vendar se giblje med 1370 °C in 1530 °C.
Aluminij
Aluminij je priljubljen material za lahke dele z nizko gostoto. S tališčem 660 °C je na spodnjem koncu toplotno odpornih materialov za 3D-tiskanje kovin.
| Material | Toplotna odpornost | Aplikacije: |
| Titan | 1,668 °C | Na korozijo odporna vpenjala, šablone in ohišja za končno uporabo |
| Nerjaveče jeklo | 1370°C to 1530 °C | Proizvodnja na zahtevo letalskih, pomorskih in proizvodnih delov |
| Aluminij | 660 °C | Lahki deli, turbinske lopatice, komponente dronov |
Toplotna odpornost pri 3D tiskanju
Ker industrije, kot sta vesoljski inženiring in avtomobilska proizvodnja, vse bolj uporabljajo tehnologijo 3D-tiskanja, je povpraševanje po toplotno odpornih materialih vse večje. Geometrična prilagodljivost, svoboda oblikovanja in hitri iterativni cikli 3D-natisnjenih delov pomenijo, da lahko podjetja zmanjšajo stroške in hkrati premikajo meje zmogljivosti delov.
Postopek 3D-tiskanja iz plastike in kovine ponuja široko paleto toplotno odpornih materialov za 3D-tiskanje – nekateri so znani, na primer najlon in kovinski prah, kot sta aluminij ali titan, nekateri pa so edinstveni v svetu 3D-tiskanja. Vsaka tehnologija in material ima edinstvene prednosti, nekateri pa so bolj primerni za določene aplikacije. Če želite izvedeti več o tem, katera tehnologija in material 3D tiskanja sta prava za vašo aplikacijo, se obrnite na naše strokovnjake.
Vir: https://formlabs.com/eu/blog/heat-resistant-3d-printing/