Premýšľali ste niekedy nad tým, prečo technológia 3D tlače naberá na sile a nahrádza staršie tradičné výrobné technológie?
Ak sa pokúsite vymenovať dôvody, prečo k tejto transformácii dochádza, zoznam s najväčšou pravdepodobnosťou začne prispôsobením. Ľudia hľadajú personalizáciu. Menej ich zaujíma štandardizácia.
A práve vďaka tomuto posunu v správaní ľudí a schopnosti technológie 3D tlače uspokojiť potrebu ľudí po personalizácii prostredníctvom prispôsobenia je schopná nahradiť tradične výrobné technológie založené na štandardizácii.
Flexibilita je skrytým faktorom, ktorý sa skrýva za hľadaním personalizácie u ľudí. A skutočnosť, že na trhu je k dispozícii flexibilný materiál na 3D tlač, ktorý používateľom umožňuje vyvíjať stále viac a viac flexibilných dielov a funkčných prototypov, je pre niektorých používateľov zdrojom čistej blaženosti.
3D tlačená móda a 3D tlačené protézy ramien sú príkladmi aplikácií, v ktorých by sa mala oceniť flexibilita 3D tlače.
3D tlač gumy je oblasť, ktorá je stále vo fáze výskumu a vývoja. Momentálne však nemáme technológiu 3D tlače gumy, kým sa guma nebude úplne tlačiteľná, budeme sa musieť vyrovnať s alternatívami.
A podľa výskumu sa najbližšou alternatívou ku gume nazývajú termoplastické elastoméry. Existujú štyri rôzne typy flexibilných materiálov, na ktoré sa v tomto článku podrobnejšie pozrieme.
Tieto flexibilné materiály pre 3D tlač sa nazývajú TPU, TPC, TPA a Soft PLA. Začneme stručným prehľadom o flexibilných materiáloch pre 3D tlač vo všeobecnosti.
Aké je najflexibilnejšie vlákno?
Výber flexibilných filamentov pre váš ďalší 3D tlačový projekt otvorí svet rôznych možností pre vaše výtlačky.
S flexibilným filamentom môžete nielen tlačiť rôzne predmety, ale ak máte tlačiareň s dvojitou alebo viachlavovou extrudérom, môžete s týmto materiálom tlačiť aj naozaj úžasné veci.
Pomocou vašej tlačiarne je možné vytlačiť diely a funkčné prototypy, ako sú napríklad žabky na mieru, tlmiče vibrácií alebo jednoducho tlmiče vibrácií.
Ak ste odhodlaní použiť Flexi filament ako súčasť tlače vašich objektov, určite sa vám podarí premeniť svoje predstavy na realitu.
Vzhľadom na to, že v tejto oblasti je dnes k dispozícii toľko možností, je ťažké si predstaviť, koľko času v oblasti 3D tlače uplynulo bez tohto tlačového materiálu.
Pre používateľov bola tlač s flexibilnými filamentmi v tom čase otravná. Táto bolesť bola spôsobená mnohými faktormi, ktoré sa točili okolo jedného spoločného faktu, že tieto materiály sú veľmi mäkké.
Mäkkosť flexibilného materiálu pre 3D tlač robila ich tlač na hocijakej tlačiarni riskantnou, namiesto toho ste potrebovali niečo naozaj spoľahlivé.
Väčšina tlačiarní v tom čase čelila problému s efektom tlačenia šnúrky, takže kedykoľvek ste niečo v tom čase bez akejkoľvek pevnosti pretlačili cez trysku, ohýbalo sa, krútilo a narážalo na ňu.
Každý, kto pozná nalievanie nite z ihly pri šití akéhokoľvek druhu látky, sa s týmto javom vie stotožniť.
Okrem problému s tlakovým efektom bola výroba mäkších vlákien, ako je TPE, veľmi herkulovská úloha, najmä s dobrými toleranciami.
Ak zvážite slabú toleranciu a začnete s výrobou, existuje pravdepodobnosť, že vyrobený filament bude musieť prejsť procesom zlého detailovania, zasekávania a extrúzie.
Ale veci sa zmenili a v súčasnosti existuje široká škála mäkkých filamentov, niektoré z nich majú dokonca elastické vlastnosti a rôznu úroveň mäkkosti. Medzi príklady patria mäkké PLA, TPU a TPE.
Tvrdosť podľa Shorea
Toto je bežné kritérium, ktoré môžete vidieť u výrobcov filamentov, ktorí ho uvádzajú vedľa názvu svojho 3D tlačového materiálu.
Tvrdosť podľa Shorea je definovaná ako miera odolnosti každého materiálu voči vtlačeniu.
Táto stupnica bola vynájdená v minulosti, keď ľudia nemali žiadny referenčný bod, keď hovorili o tvrdosti akéhokoľvek materiálu.
Takže predtým, ako bola vynájdená tvrdosť podľa Shorea, ľudia museli na vysvetlenie tvrdosti akéhokoľvek materiálu, na ktorom experimentovali, používať svoje skúsenosti a ostatným vysvetľovať jej tvrdosť, namiesto toho, aby uvádzali nejaké číslo.
Táto mierka sa stáva dôležitým faktorom pri zvažovaní, aký materiál formy zvoliť na výrobu časti funkčného prototypu.
Napríklad, ak si chcete vybrať medzi dvoma gumami na výrobu sadrovej formy stojacej baleríny, tvrdosť podľa Shorea by vám povedala, že máte gumu s krátkou tvrdosťou 70 A, ktorá je menej užitočná ako guma s tvrdosťou podľa Shorea 30 A.
Pri práci s filamentmi zvyčajne viete, že odporúčaná tvrdosť Shore pre flexibilný materiál sa pohybuje od 100 A do 75 A.
Pritom by bol flexibilný materiál na 3D tlač s tvrdosťou Shore 100 A samozrejme tvrdší ako materiál s tvrdosťou 75 A.
Na čo treba myslieť pri kúpe flexibilného filamentu?
Pri kúpe akéhokoľvek filamentu, nielen flexibilného, je potrebné zvážiť rôzne faktory.
Mali by ste začať od ústredného bodu, ktorý je pre vás najdôležitejší, napríklad od kvality materiálu, ktorá povedie k dobre vyzerajúcej časti funkčného prototypu.
Potom by ste mali premýšľať o spoľahlivosti v dodávateľskom reťazci, t. j. materiál, ktorý použijete raz na 3D tlač, by mal byť neustále dostupný, inak by ste nakoniec používali obmedzené množstvo materiálu na 3D tlač.
Po zvážení týchto faktorov by ste mali zvážiť vysokú elasticitu a širokú škálu farieb. Nie každý flexibilný materiál na 3D tlač bude totiž dostupný vo farbe, v ktorej si ho želáte kúpiť.
Po zvážení všetkých týchto faktorov môžete zvážiť zákaznícky servis a cenu spoločnosti v porovnaní s inými spoločnosťami na trhu.
Teraz uvedieme niektoré materiály, ktoré si môžete vybrať na tlač flexibilného dielu alebo funkčného prototypu.
Zoznam flexibilných materiálov pre 3D tlač
Všetky nižšie uvedené materiály majú určité základné vlastnosti, ako sú pružnosť a mäkkosť. Materiály majú vynikajúcu odolnosť proti únave a dobré elektrické vlastnosti.
Majú mimoriadne tlmenie vibrácií a rázovú húževnatosť. Tieto materiály vykazujú odolnosť voči chemikáliám a poveternostným vplyvom, majú dobrú odolnosť voči roztrhnutiu a oderu.
Všetky sú recyklovateľné a majú dobrú schopnosť tlmiť nárazy.
Predpoklady pre tlačiareň na tlač s flexibilnými 3D tlačovými materiálmi
Pred tlačou s týmito materiálmi je potrebné nastaviť tlačiareň podľa určitých štandardných zásad.
Teplotný rozsah extrudéra vašej tlačiarne by mal byť medzi 210 a 260 stupňami Celzia, zatiaľ čo teplota lôžka by mala byť od teploty okolia do 110 stupňov Celzia v závislosti od teploty skleného prechodu materiálu, ktorý chcete tlačiť.
Odporúčaná rýchlosť tlače pri tlači s flexibilnými materiálmi sa môže pohybovať od piatich milimetrov za sekundu do tridsiatich milimetrov za sekundu.
Extrudérový systém vašej 3D tlačiarne by mal mať priamy pohon a odporúča sa mať chladiaci ventilátor pre rýchlejšie následné spracovanie dielov a funkčných prototypov, ktoré vyrábate.
Problémy pri tlači s týmito materiálmi
Samozrejme, existujú určité body, na ktoré sa musíte postarať pred tlačou s týmito materiálmi na základe ťažkostí, s ktorými sa používatelia stretli v minulosti.
-Termoplastické elastoméry sú známe tým, že extrudéry tlačiarne ich zle spracovávajú.
-Absorbujú vlhkosť, takže ak filament nie je správne skladovaný, očakávajte, že vaša tlač zväčší svoju veľkosť.
Termoplastické elastoméry sú citlivé na rýchle pohyby, takže sa pri pretlačení extrudérom môžu zdeformovať.
TPU
TPU je skratka pre termoplastický polyuretán. Na trhu je veľmi obľúbený, takže pri kúpe flexibilných filamentov je vysoká pravdepodobnosť, že sa s týmto materiálom stretnete častejšie v porovnaní s inými filamentmi.
Na trhu je známy tým, že vykazuje väčšiu tuhosť a možnosť ľahšieho vytláčania ako iné filamenty.
Tento materiál má slušnú pevnosť a vysokú odolnosť. Má vysoký rozsah elasticity rádovo 600 až 700 percent.
Tvrdosť podľa Shorea tohto materiálu sa pohybuje od 60 A do 55 D. Má vynikajúcu potlačiteľnosť a je polopriehľadný.
Jeho chemická odolnosť voči mastnote a olejom ho robí vhodnejším na použitie s 3D tlačiarňami. Tento materiál má vysokú odolnosť voči oderu.
Počas tlače s TPU sa odporúča udržiavať teplotu tlačiarne v rozsahu 210 až 230 stupňov Celzia a teplotu podložky v rozmedzí od nevyhrievaného stavu až do 60 stupňov Celzia.
Rýchlosť tlače, ako je uvedené vyššie, by sa mala pohybovať medzi piatimi a tridsiatimi milimetrami za sekundu, pričom na priľnutie k podložke sa odporúča použiť kaptonovú alebo maliarsku pásku.
Extrudér by mal mať priamy pohon a chladiaci ventilátor sa neodporúča aspoň pre prvé vrstvy tejto tlačiarne.
TPC
Sú to skratky pre termoplastický kopolyester. Chemicky sú to polyéterestery, ktoré majú striedavú náhodnú sekvenciu dlhých alebo krátkych reťazcov glykolov.
Tvrdé segmenty tejto časti sú esterové jednotky s krátkym reťazcom, zatiaľ čo mäkké segmenty sú zvyčajne alifatické polyétery a polyesterglykoly.
Keďže tento flexibilný materiál určený na 3D tlač sa považuje za materiál inžinierskej triedy, nie je to niečo, čo by ste videli tak často ako TPU.
TPC má nízku hustotu s elastickým rozsahom 300 až 350 percent. Jeho tvrdosť podľa Shorea sa pohybuje od 40 do 72 D.
TPC vykazuje dobrú odolnosť voči chemikáliám a vysokú pevnosť s dobrou tepelnou stabilitou a teplotnou odolnosťou.
Pri tlači s TPC sa odporúča udržiavať teplotu v rozsahu 220 až 260 stupňov Celzia, teplotu podložky v rozsahu 90 až 110 stupňov Celzia a rozsah rýchlosti tlače rovnaký ako pri TPU.
TPA
Chemický kopolymér TPE a nylonu s názvom termoplastický polyamid je kombináciou hladkej a lesklej textúry nylonu a flexibility, ktorá je výhodou TPE.
Má vysokú flexibilitu a elasticitu v rozmedzí 370 až 497 percent s tvrdosťou podľa Shorea v rozmedzí 75 až 63 Å.
Je mimoriadne odolný a vykazuje potlačiteľnosť na rovnakej úrovni ako TPC. Má dobrú tepelnú odolnosť a priľnavosť vrstiev.
Teplota extrudéra tlačiarne počas tlače tohto materiálu by mala byť v rozmedzí 220 až 230 stupňov Celzia, zatiaľ čo teplota lôžka by mala byť v rozmedzí 30 až 60 stupňov Celzia.
Rýchlosť tlače vašej tlačiarne môže byť rovnaká, ako je odporúčaná pri tlači TPU a TPC.
Priľnavosť tlačiarne na lôžko by mala byť na báze PVA a extrudérový systém môže byť s priamym pohonom aj s Bowdenovým pohonom.
Čas uverejnenia: 10. júla 2023