Het jy al ooit gewonder hoekom 3D-druktegnologie al hoe sterker word en ouer tradisionele vervaardigingstegnologieë vervang?
As jy probeer om redes neer te skryf waarom hierdie transformasie plaasvind, sal die lys heel sekerlik begin met aanpassing. Mense soek na verpersoonliking. Hulle stel minder belang in standaardisering.
En dit is as gevolg van hierdie verskuiwing in die gedrag van mense en die vermoë van die 3D-druktegnologie om mense se behoefte aan verpersoonliking deur middel van aanpassing te bevredig, dat dit tradisioneel standaardiseringsgebaseerde vervaardigingstegnologieë kan vervang.
Buigsaamheid is 'n versteekte faktor agter mense se soeke na verpersoonliking. En die feit dat daar buigsame 3D-drukmateriaal op die mark beskikbaar is wat gebruikers in staat stel om meer en meer buigsame onderdele en funksionele prototipes te ontwikkel, is 'n bron van pure geluk vir sommige gebruikers.
3D-gedrukte mode en 3D-gedrukte prostetiese arms is 'n voorbeeld van toepassings waar 3D-drukwerk se buigsaamheid waardeer moet word.
Rubber 3D-drukwerk is 'n gebied wat nog onder navorsing is en nog ontwikkel moet word. Maar vir nou het ons nie rubber 3D-druktegnologie nie, totdat rubber volledig drukbaar is, sal ons met alternatiewe moet klaarkom.
En volgens navorsing word die naaste alternatief vir rubber termoplastiese elastomere genoem. Daar is vier verskillende tipes buigsame materiale wat ons in hierdie artikel in diepte gaan ondersoek.
Hierdie buigsame 3D-drukmateriaal word TPU, TPC, TPA en sagte PLA genoem. Ons begin deur jou 'n kort oorsig te gee van buigsame 3D-drukmateriaal in die algemeen.
Wat is die mees buigsame filament?
Die keuse van buigsame filamente vir jou volgende 3D-drukprojek sal 'n wêreld van verskillende moontlikhede vir jou afdrukke oopmaak.
Jy kan nie net 'n reeks verskillende voorwerpe met jou buigbare filament druk nie, maar as jy 'n dubbel- of meerkop-ekstruder het wat 'n drukker bevat, kan jy ook ongelooflike dinge met hierdie materiaal druk.
Onderdele en funksionele prototipes soos pasgemaakte plakkies, spanningsbalkoppe of bloot vibrasiedempers kan met jou drukker gedruk word.
As jy vasbeslote is om Flexi-filament deel te maak van die drukwerk van jou voorwerpe, sal jy verseker daarin slaag om jou verbeelding die naaste aan die werklikheid te maak.
Met soveel opsies wat vandag in hierdie veld beskikbaar is, sou dit moeilik wees om die tyd te verbeel wat reeds verby is in die veld van 3D-drukwerk sonder hierdie drukmateriaal.
Vir gebruikers was drukwerk met buigsame filamente destyds 'n pyn. Die pyn was te wyte aan baie faktore wat rondom een gemeenskaplike feit gespiraal het, naamlik dat hierdie materiale baie sag is.
Die sagtheid van die buigsame 3D-drukmateriaal het dit riskant gemaak om dit met enige drukker te druk; in plaas daarvan het jy iets werklik betroubaars nodig gehad.
Die meeste drukkers van destyds het die probleem van die stootsnaareffek in die gesig gestaar, so wanneer jy iets destyds sonder enige styfheid deur 'n spuitstuk gedruk het, sou dit buig, draai en daarteen veg.
Almal wat vertroud is met die giet van gare uit 'n naald vir die naaldwerk van enige soort materiaal, kan met hierdie verskynsel vereenselwig.
Afgesien van die probleem van die stooteffek, was die vervaardiging van sagter filamente soos TPE 'n baie herkuliese taak, veral met goeie toleransies.
As jy swak toleransie oorweeg en begin vervaardig, is daar kanse dat die filament wat jy vervaardig het, swak detailering, vashaak en ekstrusie sal moet ondergaan.
Maar dinge het verander, tans is daar 'n reeks sagte filamente, sommige van hulle selfs met elastiese eienskappe en verskillende vlakke van sagtheid. Sagte PLA, TPU en TPE is van die voorbeelde.
Kushardheid
Dit is 'n algemene kriterium wat jy dalk sal sien by filamentvervaardigers wat dit langs die naam van hul 3D-drukmateriaal noem.
Shore-hardheid word gedefinieer as die mate van weerstand wat elke materiaal teen indentasie het.
Hierdie skaal is in die verlede uitgevind toe mense geen verwysing gehad het wanneer hulle oor die hardheid van enige materiaal gepraat het nie.
So, voordat Shore-hardheid uitgevind is, moes mense hul ervarings gebruik om die hardheid van enige materiaal waarop hulle geëksperimenteer het, aan ander te verduidelik, eerder as om 'n getal te noem.
Hierdie skaal word 'n belangrike faktor wanneer oorweeg word watter vormmateriaal om te kies vir die vervaardiging van 'n onderdeel van 'n funksionele prototipe.
So byvoorbeeld, wanneer jy tussen twee rubbers wil kies om 'n vorm van gips-staande ballerina te maak, sal Shore-hardheid jou vertel dat 'n rubber met 'n kort hardheid van 70 A minder nuttig is as rubber met 'n shore-hardheid van 30 A.
Gewoonlik, wanneer jy met filamente werk, sal jy weet dat die aanbevole shore-hardheid van 'n buigsame materiaal tussen 100A en 75A wissel.
Waar die buigsame 3D-drukmateriaal met 'n shore-hardheid van 100A natuurlik harder sal wees as dié met 75A.
Wat om te oorweeg wanneer jy 'n buigsame filament koop?
Daar is verskeie faktore om te oorweeg wanneer jy enige filament koop, nie net buigsame filament nie.
Jy moet begin vanaf 'n middelpunt wat die belangrikste vir jou is om te hê, iets soos die kwaliteit van die materiaal wat sal lei tot 'n mooi onderdeel van 'n funksionele prototipe.
Dan moet jy dink aan betroubaarheid in die voorsieningsketting, d.w.s. die materiaal wat jy een keer vir 3D-drukwerk gebruik, moet voortdurend beskikbaar wees, anders sal jy enige beperkte hoeveelheid 3D-drukmateriaal gebruik.
Nadat jy oor hierdie faktore nagedink het, moet jy dink aan hoë elastisiteit en 'n wye verskeidenheid kleure. Want nie elke buigsame 3D-drukmateriaal sal beskikbaar wees in die kleur waarin jy dit wil koop nie.
Nadat jy al hierdie faktore in ag geneem het, kan jy die maatskappy se kliëntediens en prys in ag neem in vergelyking met ander maatskappye in die mark.
Ons sal nou 'n paar van die materiale lys wat jy kan kies vir die druk van 'n buigsame onderdeel of funksionele prototipe.
Lys van buigsame 3D-drukmateriaal
Al die onderstaande materiale het 'n paar basiese eienskappe, soos dat hulle almal buigsaam en sag van aard is. Die materiale het uitstekende moegheidsweerstand en goeie elektriese eienskappe.
Hulle het buitengewone vibrasiedemping en impaksterkte. Hierdie materiale toon weerstand teen chemikalieë en weer, hulle het goeie skeur- en skuurweerstand.
Almal is herwinbaar en het 'n goeie skokabsorberende kapasiteit.
Drukkervereistes vir drukwerk met buigsame 3D-drukmateriaal
Daar is 'n paar standaarde waarop jy jou drukker moet instel voordat jy met hierdie materiaal druk.
Die ekstrudertemperatuurreeks van jou drukker moet tussen 210 en 260 grade Celsius wees, terwyl die bedtemperatuurreeks van omgewingstemperatuur tot 110 grade Celsius moet wees, afhangende van die glasoorgangstemperatuur van die materiaal wat jy wil druk.
Die aanbevole drukspoed tydens druk met buigsame materiale kan enigiets van so laag as vyf millimeter per sekonde tot dertig millimeter per sekonde wees.
Die ekstruderstelsel van jou 3D-drukker moet 'n direkte aandrywing wees en dit word aanbeveel dat jy 'n verkoelingswaaier het vir vinniger naverwerking van onderdele en funksionele prototipes wat jy vervaardig.
Uitdagings tydens drukwerk met hierdie materiale
Natuurlik is daar 'n paar punte waaraan jy moet aandag gee voordat jy met hierdie materiaal druk, gebaseer op die probleme wat gebruikers voorheen ondervind het.
-Termoplastiese elastomere is bekend daarvoor dat hulle swak hanteer word deur ekstruders van die drukker.
Hulle absorbeer vog, so verwag dat jou afdruk in grootte sal opspring as die filament nie behoorlik gestoor word nie.
-Termoplastiese elastomere is sensitief vir vinnige bewegings, so dit kan buig wanneer dit deur die ekstruder gedruk word.
TPU
TPU staan vir termoplastiese poliuretaan. Dit is baie gewild in die mark, so wanneer jy buigsame filamente koop, is daar 'n groot kans dat jy hierdie materiaal meer dikwels sal teëkom as ander filamente.
Dit is bekend in die mark vir die vertoon van 'n groter rigiditeit en toelating om makliker te ekstrudeer as ander filamente.
Hierdie materiaal het ordentlike sterkte en hoë duursaamheid. Dit het 'n hoë elastisiteitsreeks in die orde van 600 tot 700 persentasie.
Die shore-hardheid van hierdie materiaal wissel van 60 A tot 55 D. Dit het uitstekende drukbaarheid en is semi-deursigtig.
Die chemiese weerstand teen natuurlike vette en olies maak dit meer geskik vir gebruik met 3D-drukkers. Hierdie materiaal het hoë skuurweerstand.
Dit word aanbeveel dat u drukker se temperatuur tussen 210 en 230 grade Celsius en die bed tussen onverhitte temperature en 60 grade Celsius hou terwyl u met TPU druk.
Die drukspoed, soos hierbo genoem, moet tussen vyf en dertig millimeter per sekonde wees, terwyl dit vir bedhegting aanbeveel word om 'n Kapton- of skilderband te gebruik.
Die ekstruder moet 'n direkte aandrywing wees en die verkoelingswaaier word nie aanbeveel nie, ten minste nie vir die eerste lae van hierdie drukker nie.
TPC
Hulle staan vir termoplastiese kopoliëster. Chemies is hulle poliëteresters wat 'n afwisselende ewekansige lengtevolgorde van lang- of kortkettingglikole het.
Die harde segmente van hierdie deel is kortketting-estereenhede, terwyl die sagte segmente gewoonlik alifatiese poliëters en poliësterglikole is.
Omdat hierdie buigsame 3D-drukmateriaal as 'n ingenieursgraadmateriaal beskou word, is dit nie iets wat jy so gereeld soos TPU sal sien nie.
TPC het 'n lae digtheid met 'n elastiese reeks van 300 tot 350 persent. Die Shore-hardheid wissel van 40 tot 72 D.
TPC toon goeie weerstand teen chemikalieë en hoë sterkte met goeie termiese stabiliteit en temperatuurweerstand.
Terwyl u met TPC druk, word u aangeraai om u temperatuur tussen 220 en 260 grade Celsius te hou, die bedtemperatuur tussen 90 en 110 grade Celsius, en die drukspoedbereik dieselfde as TPU.
TPA
Die chemiese kopolimeer van TPE en nylon, genaamd termoplastiese poliamied, is 'n kombinasie van die gladde en glansende tekstuur wat van nylon afkomstig is en die buigsaamheid wat 'n seën van TPE is.
Dit het hoë buigsaamheid en elastisiteit in die reeks van 370 en 497 persent, met 'n Shore-hardheid in die reeks van 75 en 63 A.
Dit is buitengewoon duursaam en toon drukbaarheid op dieselfde vlak as TPC. Dit het goeie hittebestandheid sowel as lae-adhesie.
Die drukker se ekstrudertemperatuur tydens die druk van hierdie materiaal moet tussen 220 en 230 grade Celsius wees, terwyl die bedtemperatuur tussen 30 en 60 grade Celsius moet wees.
Die drukspoed van jou drukker kan dieselfde wees as wat aanbeveel word tydens die druk van TPU en TPC.
Die bedheging van die drukker moet PVA-gebaseer wees en die ekstruderstelsel kan 'n direkte aandrywing sowel as Bowden wees.
Plasingstyd: 10 Julie 2023