Армированные композиты ценятся за высокие эксплуатационные свойства, но в то же время относительно высокая стоимость служит сдерживающим фактором. Наше решение — бюджетный композиционный материал но основе вторичного полиэтилентерефталатгликоля со стекловолоконным наполнителем, хорошо подходящий как для 3D-печати небольших изделий, так и крупноформатного аддитивного производства.
Полиэтилентерефталатгликоль (ПЭТГ, PETG) — один из наиболее популярных материалов в экструзионной 3D-печати, и на то есть ряд объективных причин. Этот полимер недорог, обладает отличными химическими и физико-механическими свойствами, а качественное, чистое, безопасное сырье широко доступно ввиду популярности ПЭТГ в промышленности, в частности упаковочной: полиэтилентерефталат (ПЭТ) занимает ключевую позицию в производстве пищевой тары, особенно пластиковых бутылок, а ПЭТГ — одна из разновидностей ПЭТ.
Условные изображения полукристаллической структуры (слева) и аморфной (справа)
Аббревиатуры «ПЭТ» и «ПЭТГ» расшифровываются как «полиэтилентерефталат» и «полиэтилентерефталатгликоль», но на самом деле оба полимера содержат гликоли: в производстве ПЭТ используется этиленгликоль, а в состав ПЭТГ входят два гликоля — этиленгликоль и циклогександиметанол. Разный состав обуславливает разную структуру — полукристаллическую у ПЭТ и аморфную у ПЭТГ. Это, в свою очередь, влияет на свойства: ПЭТГ обладает более высокой ударной вязкостью и лучше сохраняет прозрачность и глянец при охлаждении. Более того, ПЭТГ отличается меньшей усадкой, а потому более удобен в качестве расходного материала для 3D-печати.
Композит rPETG GF изготавливается из вторичного сырья, но благодаря химическому восстановлению полимерная основа практически не уступает по физико-механическим свойствам материалам из первичного сырья. Важен тот момент, что за счет переработки нам удалось значительно снизить стоимость: по цене rPETG GF занимает промежуточную позицию между чистым ПЭТГ под наименованием REC Relax и стеклонаполненным композитом REC GF Max из первичного сырья.
ПЭТГ славится простотой 3D-печати, прочностью и долговечностью. В плане 3D-печати ПЭТГ крайне непривередлив, не требуя высокотемпературных экструдеров и термостатированных камер. В композитах изначально низкая усадка ПЭТГ дополнительно снижается стекловолоконными добавками, а это делает rPETG GF особенно привлекательным выбором для 3D-печати крупногабаритных изделий — нагруженных деталей, защитных конструкций, мебели. Одно из самых перспективных направлений — аддитивное производство формовочной оснастки для выкладки заготовок из традиционных стекло- и углепластиков.
Армирующие волокна также повышают жесткость, а заодно улучшают и без того отличную износостойкость, хотя немного снижают ударную вязкость в сравнении с чистым полимером. Материал достаточно жесткий и немного упругий. Ломается тяжело. На фото ниже видно, что деталь из композита сначала деформировалась, но слои не разошлись, что говорит о прекрасной спекаемости слоев
ПЭТГ и композиты на его основе могут похвастаться хорошей химической стойкостью к горюче-смазочным материалам, жирам, разбавленным кислотам и щелочам, солевым растворам, спиртам, эфирам, большинству растворителей.
Если требуется подходящий растворитель, например для склеивания деталей или сглаживания поверхностей, наиболее подходящий вариант в плане эффективности и доступности — дихлорметан. При работе с дихлорметаном стоит помнить, что это летучая и довольно токсичная жидкость с возможными канцерогенными свойствами, поэтому необходимо соблюдать строгую технику безопасности — хорошо проветривать рабочее помещение и использовать защитную одежду и очки.
Поперечный срез филамента REC rPETG GF. Фото: Shusy
Важный момент при 3D-печати любыми армированными композитами — высокая абразивность. Волоконные наполнители очень быстро растачивают обычные латунные сопла, поэтому необходимо использовать более износостойкие варианты. Самый распространенный и недорогой — закаленная сталь, но существуют и более долговечные, хотя и более дорогие варианты из карбида вольфрама и даже искусственных камней — рубинов, сапфиров, алмазов.
Фото: Илья Трофимов
Диаметр сопла тоже следует подбирать аккуратно, так как армирующие волокна, хоть и короткие, повышают риск забивания фильеры. Минимальный рекомендуемый диаметр — 0,5 мм.
Фото: Илья Трофимов
Рекомендуемый температурный диапазон экструзии — 235-245°С. Сильно превышать допустимые температуры не стоит, так как это чревато термической деструкцией полимерной основы. Проблем с когезией быть не должно, слои хорошо схватываются друг с другом, но при необходимости температуру можно поднять еще на пять-десять градусов. Столик желательно прогревать до 70°С. Закрытая камера не требуется, но не помешает, если фоновая температура не будут превышать порог размягчения — порядка 70-80°С.
Фото: Илья Трофимов
Перед 3D-печатью столик необходимо почистить и обезжирить подходящим средством, например изопропиловым спиртом. Большинство производителей 3D-принтеров в наши дни оснащают оборудование столиками с полиэфиримидными адгезионными покрытиями, неплохо работающими с большинством полимеров, включая ПЭТГ и композиты на его основе. Другой распространенный вариант — стеклянные столики. С одной стороны, они обеспечивают необходимую жесткость при 3D-печати крупных деталей, не деформируясь вместе с усаживающимися изделиями: гибкие коврики может изгибать, приподнимая углы. С другой стороны, полиэтилентерефталатгликоль, особенно чистый, может так сильно схватываться со стеклом, что модели бывает трудно отделять без повреждения самих изделий или столика. В случае недостаточной или избыточной адгезии рекомендуется использовать клеи, служащие разделительными слоями. После очистки рабочей поверхности клей следует наносить в два-три тонких слоя, позволяя каждому слою высыхать перед нанесением следующего. Для работы с чистым и композиционным ПЭТГ оптимально подходят клеи REC Bubble Glue, The3D Click и Picaso, предлагаемые в виде удобных спреев и аэрозолей.
Изделие из стеклонаполненного композита REC rPETG GF
После 3D-печати отдельные части можно склеивать упомянутым выше дихлорметаном, хотя если речь идет про нагруженные изделия, лучше печатать детали целиком или использовать механические соединения. rPETG GF хорошо сверлится и неплохо шлифуется, хотя чистовая обработка затрудняется повышенной жесткостью.
1 - Деталь ничем не обработана.
2 - Деталь обработана после печати только Дихлорметаном (2 мазка смоченной кистью).
3 - Деталь обработана наждачной бумагой с зернистостью 150 (10-15 проходов).
4 - Деталь обработана наждачной бумагой с зернистостью 150 (10-15 проходов) и Дихлорметаном (2 мазка смоченной кистью).
При шлифовании электроинструментами стоит помнить о температуре размягчения в 80°С: чтобы обрабатываемые поверхности не «поплыли» из-за перегрева, можно использовать так называемый мокрый метод — периодической смачивание самой модели и наждачной бумаги водой для отвода избыточного тепла.
С лакокрасочными покрытиями ПЭТГ не очень дружит, но если изделие не планируется подвергать механическим нагрузкам, можно нанести краску после предварительного грунтования. Неокрашенный материал достаточно долговечен на открытом воздухе: прозрачные и белые варианты ПЭТГ могут со временем желтеть, но происходит это крайне медленно.
Фото: Shusy
Катушки поставляются в вакуумных пакетах с замками. ПЭТГ не отличается высокой гигроскопичностью, но мы все же рекомендуем хранить филаменты в плотно закрытых пакетах или герметичных контейнерах с силикагелем. Как минимум, это поможет избежать накапливания пыли. Ради максимально стабильной 3D-печати не помешает просушивать пластик непосредственно перед заправкой в экструдер. Для филаментов из rPETG рекомендуется просушивание при температуре 55°С в течение как минимум трех часов. Подробно про хранение и просушивание филаментов рассказывается в отдельных статьях — здесь и здесь.
Для склеивания деталей из rPETG GF очень хорошо подойдёт клей Цианокрилат, желательно двухкомпонентный для быстрого схватывания.
Хотя композиты производятся в первую очередь с ориентиром на техническую 3D-печать, у них есть одно интересное свойство, благоприятно влияющее на эстетику: волоконные наполнители приводят к образованию шероховатых поверхностей, приятных на ощупь и хорошо маскирующих характерную слоистость 3D-печатных изделий, а также рябь, звон и другие мелкие дефекты.
Раз уж получаются настолько приятные на вид результаты, мы решили пойти дальше и добавить побольше оттенков: филаменты rPETG GF доступны не только в белом и черном цветах, но и желтом, красном и сером.
Примеры практической 3D-печати с использованием REC rPETG GF
Лежаки на трековый велосипед. Фото: мастерская Custom Box 18
Ремонт опоры парикмахерского кресла. Фото: мастерская Custom Box 18
Опора держателя удочки на надувную лодку. Фото: мастерская Custom Box 18
Цевье с телескопическим прикладом для антидронового ружья. Фото: мастерская Custom Box 18
Филаменты REC rPETG GF диаметром 1,75 мм предлагается на катушках массой 750 грамм. Компаниям, занимающимся крупноформатной 3D-печатью на FGF 3D-принтерах, доступны поставки гранулированного композита.
Также не забывайте про другие варианты — чистый ПЭТГ под обозначением REX Relax, стеклонаполненный композит из первичного сырья REC GF Max и специальный бактерицидный вариант REC Biocide PETG, отлично подходящий для контактных изделий, используемых в публичных пространствах. Если же вас интересуют композиты на основе других полимеров, рекомендуем ознакомиться с нашей инженерной линейкой X-line.
Остались вопросы? Свяжитесь с нами, и специалисты REC будут рады предоставить подробную консультацию.
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся
Вход через социальные сети