Полиметилметакрилат (PMMA), он же оргстекло — не самый распространенный материал в 3D-печати, но далеко не бесполезный. Этот полимер занимает несколько ниш, будучи прозрачным, что хорошо для светотехники, и чисто горящим, с низкой зольностью, чем обуславливается применение в точном литье.
Оргстекло называется так не случайно, ведь этот материал зачастую служит заменой кварцевому стеклу в ответственных отраслях, например авиации, так как оргстекло не страдает хрупкостью кварцевого стекла, а потому хорошо держит ударные нагрузки. Авиационным энтузиастам хорошо известен плексиглас — материал, из которого еще со времен Второй мировой войны изготавливают остекление кабин летательных аппаратов. «Плексиглас» — всего-навсего торговая марка немецкой компании Rohm & Haas, наладившей первое массовое производство оргстекла в далеком 1933 году.
При медленном остывании расплавленное оргстекло сохраняет прозрачность, по крайней мере частично, так что хорошо подходит для 3D-печати соответствующих изделий — от кастомных плафонов и вывесок до фар модельных автомобилей и остекления архитектурных макетов. Материал PMMA довольно термостоек и выдерживает эксплуатационные температуры выше ста градусов с температурой размягчения в районе 113°С.
При температурах свыше 130°С с одновременным облучением ультрафиолетом материал постепенно желтеет, так что продолжительное сильное нагревание на открытом воздухе не рекомендуется. В оптимальных условиях светопропускаемость PMMA (REC Cast) достигает 92%, то есть примерно одного уровня с кварцевым стеклом.
Помимо этого оргстекло обладает хорошими химическими свойствами — стойкостью к горюче-смазочным материалам, щелочам, неорганических солям и некоторым спиртам, включая этиловый, слабым кислотам, минеральным маслам, глицерину, парафиновому маслу. С другой стороны, оргстекло чувствительно к ацетону, дихлорэтану и дихлорметану, так что эти растворители можно использовать для химической сварки (по сути, склеивания) и сглаживания 3D-печатных поверхностей из PMMA.
Еще одно преимущество PMMA (REC Cast) — высокая стойкость к ультрафиолету в пределах эксплуатационного температурного диапазона, из-за чего оргстекло лучше подходит для наружного остекления, чем прозрачный поликарбонат, хотя прозрачные панели из последнего зачастую поставляются с защитными фильтрующими пленочными покрытиями.
С другой стороны, у поликарбоната несколько более высокая ударная прочность. Филаменты из поликарбоната мы тоже предлагаем — под наименованием REC PC Avia.
Результаты термогравиметрического анализа REC Cast в динамической атмосфере воздуха показывают, что массовая доля золы составляет менее 0,1% после выжигания при температуре ~405°С. Испытания проведены в исследовательском центре МГУ
Почему мы назвали наш филамент REC Cast? Потому что casting означает «литье», а это одна из ключевых ниш аддитивного применения оргстекла. Прозрачность здесь не важна, зато важна низкая зольность: полиметилметакрилат выгорает довольно чисто, с остаточной зольностью менее одной десятой процента от первоначальной массы.
Литейные мастер-модели из оргстекла (PMMA) — хорошая, относительно недорогая альтернатива традиционным восковкам.
3D-печатная мастер-модель с литниками
Вокруг 3D-печатной модели с прикрепленными литниками формируется жаропрочная гипсовая или керамическая оболочка.
Готовые формы в опоке
Затем опока помещается в печь, где пластик выжигается при температуре около 400°С, оставляя полую форму с минимальным загрязнением продуктами сгорания.
Опока с залитым расплавом латуни
Затем форма заливается металлом, а после остывания разбивается.
Отлитое изделие
Полученное изделие очищается от остатков формы, литники отделяются, и деталь отправляется на чистовую механическую обработку, если есть такая необходимость.
Изделие после чистовой обработки
Характеристики PMMA (REC Cast):
- Плотность: 1,18 г/см^3
- Температура размягчения: ~113°С
- Прочность при растяжении вдоль слоев: 72 МПа
- Прочность на изгиб: 110 МПа
- Предел относительного удлинения при разрыве: 5%
- Светопропускаемость: 92%
- Показатель текучести расплава (1,8 г/10 мин при 230°С): 3,8 кг
- Твердость по Роквеллу (шкала M): 95
- Остаточная зольность: <0,1%
Подготовка к 3D-печати
Перед 3D-печатью, а желательно и непосредственно во время 3D-печати PMMA (REC Cast) необходимо тщательно просушивать, так как при температурах выше 130°С полимер уязвим к гидролизу. Помимо это, накопившаяся влага может вызывать вскипание расплава в хотэнде с вытекающими наплывами и пропусками в слоях. Просушивать желательно не менее четырех часов при температуре 75°С. Про хранение и просушивание филаментов рассказывается в отельных статьях — здесь и здесь.
Стабильная подача расплава — важный момент, особенно когда речь идет о 3D-печати прозрачных изделий, так как неровности снижают оптические характеристики. Если хотэнд не справляется с плавлением филамента, значения потока и скорость позиционирования лучше снизить до получения удовлетворительных результатов.
Крайне желательно использовать 3D-принтеры с закрытыми камерами, хотя при 3D-печати небольших изделий можно обойтись и оборудованием с открытым рабочим объемом. По степени усадки оргстекло сопоставимо с акрилонитрилбутадиенстиролом (REC ABS). Для повышения адгезии к столику можно использовать подходящий клей, например REC Bubble Glue, The3D Click или Picaso. Подробное руководство по адгезионным средствам и совместимым пластикам для 3D-печати доступно по этой ссылке.
Оптимальная температура экструзии PMMA (REC Cast) — 225-245°С, для стабилизации геометрии и повышения адгезии столик необходимо прогревать до 90-110°С. Превышать диапазон рекомендуемых температур экструзии категорически не рекомендуется, так как это может привести к деградации материала, а также загрязнению сопла.
В качестве отделяемого/растворимого опорного материала при 3D-печати деталей со сложной геометрией можно использовать ударопрочный полистирол, предлагаемый под наименованием REC HIPS. Этот полимер растворяется в D-лимонене, не действующем на оргстекло.
Рекомендуемые настройки 3D-печати:
- Температура сопла: 225-245°C
- Температура столика: 90-110°C
- Обдув: не рекомендуется
- Минимальный диаметр сопла: 0,2 мм
Постобработка
REC Cast (PMMA) хорошо поддается шлифованию и полированию, но при сверлении необходимо проявлять осторожность во избежание растрескивания.
Для склеивания PMMA подойдут цианоакрилат (супер-клей), либо растворители — ацетон, дихлорэтан или дихлорметан. Их же можно использовать для сглаживания поверхностей, но необходимо иметь в виду, что это приведет к потере детализации. Также необходимо помнить, что обработка растворителями позволяет получать глянцевые поверхности, но в то же время приводит к потере прозрачности.
Безопасность
При нормальных температурах эксплуатации оргстекло не представляет опасности, однако при сильном нагревании может выделять пары токсичного метилметакрилата. Соответственно, при 3D-печати, а особенно при выжигании мастер-моделей необходимо тщательно проветривать рабочее помещение. Использовать REC Cast (PMMA) в производстве пищевой тары не рекомендуется, особенно под горячие продукты.
Так как наш материал изначально заточен под литейные задачи, мы предлагаем филамент REC Cast только в чистом, прозрачном виде без добавок. Материал доступен в диаметре 1,75 мм на стандартных катушках массой 750 грамм нетто и больших массой 2 кг для крупноформатной 3D-печати. При необходимости в оптовых партиях окрашенных филаментов мы готовы рассмотреть соответствующие заявки.
Остались вопросы? Свяжитесь с нами, и специалисты REC будут рады предоставить подробную консультацию.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся
Вход через социальные сети