Композит FormaX сочетает полимерную матрицу из проверенного временем инженерного термопласта акрилонитрилбутадиенстирола (ABS) с наполнителем из коротких углеродных волокон, повышающих жесткость, прочность и термостойкость, а заодно значительно снижающих усадку.
FormaX — один из вариантов в нашей линейке X-line, также включающей различные стекло- и угленаполненные композиты на основе полиамидов (нейлонов), полипропилена и полиэтилентерефталатгликоля (PETG). Все они и по-своему хороши, но наибольшим спросом пользуется именно FormaX, так как это материал на основе хорошо всем знакомого и широко применяемого в промышленности инженерного пластика ABS — акрилонитрилбутадиенстирола.
Сам по себе ABS весьма прочен, обладает хорошей ударной стойкостью, может эксплуатироваться при довольно высоких температурах и при этом достаточно дешев, но у него есть один существенный недостаток — высокая усадка. По этой причине ABS заслужил репутацию трудного материала, особенно при 3D-печати крупных изделий, где линейная усадка выражена наиболее ярко. Усадка может приводить к самым разным неприятным эффектам — от нарушения геометрической точности до расслоения или даже отрыва моделей от столика во время 3D-печати.
FormaX, с другой стороны, гораздо менее привередлив, и причина кроется именно в углеволоконном наполнителе: жесткие армирующие волокна помогают стабилизировать форму изделия в процессе 3D-печати, заметно снижая эффект усадки. Это не означает, что к подготовке к работе с FormaX нет никаких требований, но все же рабочие процессы заметно упрощаются, а риск брака значительно снижается, что немаловажно при использовании дорогих материалов и необходимости соблюдения производственных сроков.
В сравнении с обычным ABS наш композит может похвастаться рядом преимуществ, включая повышенную прочность при растяжении и изгибе, более широкий диапазон эксплуатационных температур, а также повышенную износостойкость. С другой стороны, углеволокно повышает жесткость материала, что может быть хорошо в определенных применениях, но в то же время означает несколько пониженную ударную вязкость.
Наиболее популярные сферы применения FormaX — изготовление конечных нагруженных изделий и производство формующей оснастки, например для термоформования или выкладки препрегов. Помимо достаточно высокой максимальной эксплуатационной температуры в 105°С, готовые изделия имеют приятные шероховатые поверхности, в большинстве случаев не требующие дополнительной механической или химической обработки для получения товарного вида.
Стоит иметь в виду, что несмотря на высокую термостойкость использовать этот композит в производстве изделий, контактирующих с пищей, напитками, медикаментами и другими употребляемыми внутрь продуктами нельзя: это чревато загрязнением продуктов углеволокном, хоть и в незначительных количествах, к тому же при сильном нагревании возможно выделение стирола — ядовитого и потенциально канцерогенного вещества. Концентрации не будут высокими, но рисковать здоровьем все равно не стоит. Во время 3D-печати также стоит хорошо проветривать рабочее помещение, либо оборудовать вытяжку.
Наилучшим образом FormaX подходит все же для технических изделий и оснастки, либо сувенирной продукции и предметов интерьера. Например, американские компании Bell Textron и Boeing уже используют угленаполненный ABS в аддитивном производстве форм для выкладки и автоклавирования углепластиковых авиационных компонентов — вертолетных лопастей, обшивки самолетов и тому подобного. Министерство энергетики США, с другой стороны, профинансировало проект Университета Пердью и его промышленных партнеров — тоже по производству лопастей, но уже для ветрогенераторов. В этом случае исследователи также предпочитают печатать не конечные детали, а прочную и термостойкую формовочную оснастку с возможностью автоклавирования. Подробнее про 3D-печать формовочной оснастки читайте в статье по этой ссылке.
Характеристики угленаполненного композита REC FormaX:
- Плотность: 1,11 г/см^3
- Диапазон эксплуатационных температур: от -60°С до 105°С
- Ударная вязкость по Шарпи: 141,52 кДж/м^2
- Прочность при растяжении вдоль слоев: 35,52 МПа
- Модуль упругости при растяжении вдоль слоев: 3,21 ГПа
- Прочность на изгиб: 74,8 МПа
- Модуль упругости на изгиб: 3,767 ГПа
- Максимальная нагрузка на изгиб: 117,6 Н
- Прочность при растяжении поперек слоев: 24,65 МПа
- Модуль упругости при растяжении поперек слоев: 2,22 ГПа
- Максимальная нагрузка на растяжение: 1,52 кН
- Прочность на сжатие: 108,8 МПа
- Модуль упругости на сжатие: 1,774 ГПа
- Максимальная нагрузка на сжатие: 13,6 кН
- Относительное максимальное удлинение при разрыве: 2,1%
- Удельное электрическое сопротивление на постоянном токе: 9,1х1014 Ом/см
- Диэлектрическая проницаемость на постоянном токе: 3,82
- Диэлектрическая проницаемость на частоте 50 кГц: 3,54
- Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 50 кГц: 0,0038
- Электрическая прочность: 14,5 кВ/мм
Рекомендации по 3D-печати и постобработке
Одно важное условие при 3D-печати FormaX, как и любым другим композитом с волоконными армированием — износостойкие сопла. Угле- и стекловолокно сильно повышает абразивность, поэтому стандартные латунные сопла будут изнашиваться очень быстро. Самый недорогой и широкодоступный, но при этом эффективный вариант — сопла из закаленной стали. Существуют еще более износостойкие варианты с использованием карбида вольфрама или даже искусственных камней вроде рубинов, сапфиров и алмазов в виде покрытий или наконечников, но и стоят они существенно дороже, чем стальные. По этой же причине крайне желательно использовать и экструдеры с износостойкими фидерами, то есть подающими механизмами, оснащенными шестернями из той же закаленной стали.
Хотя усадка FormaX значительно ниже, чем ABS, полностью списывать ее со счетов не стоит. Для борьбы с преждевременной усадкой необходим подогрев столика до 90-110°С. При 3D-печати больших изделий крайне желательно использовать 3D-принтеры с закрытыми рабочими камерами, а еще лучше с термостатированными, то есть с активным подогревом всего полезного объема. Хороший пример — экструзионны аддитивные системы семейства Designer X Series 2 производства московской компании Picaso 3D. Мы тесно сотрудничаем с этим предприятием, и текущая линейка аддитивного оборудования от Picaso 3D сконструирована как раз с расчетом на 3D-печать инженерными полимерами и композитами вроде FormaX. Для повышения адгезии со столиком можно использовать различные клеи, например The3D.
Еще один момент — температура экструзии. Для работы с REC ABS необходима температура экструзии в диапазоне 240-270°C, а при работе с REC FormaX — уже 270-290°C. Это означает, что необходимо использовать цельнометаллические хотэнды без тефлоновых вставок, так как тефлон начинает деградировать при температурах выше 250°С.
Необходимо также учитывать волоконные добавки в выборе диаметра сопла. Желательный минимум — 0,4 мм, иначе сильно возрастает вероятность забивания фильеры рубленым углеволокном.
Непосредственно перед 3D-печатью филамент желательно просушить. ABS и композиты на его основе не особенно сильно впитывают влагу, но на поверхности прутка все равно может образовываться роса, а влага в хотэнде чревата вскипанием расплава и различными дефектами вроде пропусков в слоях. Оптимальный вариант — просушить FormaX в течение как минимум шести часов при температуре 85°С. Про хранение и просушивание филаментов подробно рассказывается здесь и здесь.
Настройки 3D-печати композитом REC FormaX:
- Температура хотэнда: 270-290°C
- Температура столика: 95-110°C
- Обдув: не рекомендуется
- Дополнительное адгезионное средство: клей The3D
- Минимальный рекомендуемый диаметр сопла: 0,4 мм
FormaX хорошо поддается шлифованию, сверлению и другим типам механической обработки, при этом повышенная размерная стабильность композиционного материала играет на руку при 3D-печати стыкующихся деталей и изделий c посадочным гнездами.
Одна замечательная черта этого материала — приятные шероховатые поверхности, отлично скрывающие слоистость 3D-печатных изделий. Благодаря этой особенности модели зачастую не требуют механической обработки вообще, особенно если речь идет не о технических деталях — товарный вид достигается уже в процессе построения, разве что может потребоваться отделение опорных структур, если речь идет об изделия особо сложной геометрической формы.
Другие композиционные материалы
Не забывайте, что FormaX — лишь один из композитов в нашем ассортименте. Линейка X-line включает несколько вариантов на основе разных термопластов. Более того, для крупных проектов мы предлагаем специальный композит rPETG GF.
Это уже стеклонаполненный материал на основе полиэтилентерефталатгликоля с низкой усадкой и высокой прочностью. Главная особенность именно rPETG GF — использование вторичного полимерного сырья. Насколько нам известно, это самый недорогой стеклонаполненный композит на российском аддитивном рынке, к тому же он доступен как в виде филаментов, так и гранулятов для крупноформатных аддитивных систем по технологии FGF (Fused Granulate Fabrication).
Мы даже готовы помочь с реализацией проектов по крупноформатной 3D-печати: в нашем распоряжении имеется аддитивная система Colossus, способная выращивать изделия длиной почти в три метра.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся
Вход через социальные сети