Table of Contents

בחירת FDM הנכון (Fed Deposition Modeling) filament היא החלטה קריטית עבור מהנדסים ויצרנים שמטרתם לייצר חלקים עמידים, אמינים וביצועים גבוהים.בניגוד ל filaments פשוטים, חומרים הנדסיים ברמה חייב לעמוד בלחצים מכניים, טמפרטורה גבוהה וסביבות כימיות אגרסיביות תוך שמירה על דיוק ממדי.ההה מהירה של ייצור שימוש קצה יש ברירה חומרית יותר מאשר דרישות כימיות, הדורשות, עיבוד פולימריאמטי, יישום ספציפי.

מדריך זה מספק מסגרת מקיפה לבחירת ה filament האופטימלית עבור יישומים הנדסיים ביצועים גבוהים. אנו נבחן את מדעי החומר שמאחורי סדקים פופולריים, קריטריונים בחירה מפתח, טכניקות מתקדמות, לאחר עיבוד, ומקרים של שימוש בעולם האמיתי כדי לעזור לך לקבל החלטות מושכלות כי למקסם ביצועים חלק ויעילות הייצור.

הבנת חומרים FDM Filament Materials

FDM filaments הם פולימרים תרמופלסטיים, כלומר הם יכולים להיות מומסים, extruded, ומוצקים שוב ושוב. הביצועים שלהם מוגדר על ידי מבנה מולקולרי, גבישיות, ואת נוכחות של מלאים או חיזוקים. עבור יישומים הנדסיים, חומרים מסווגים בדרך כלל לשתי קבוצות: amorphous ו- חצי-crystallines.

(FLT:0) פולימרים אמפיריים אפרימאליים 1 (למשל, ABS, פוליקרבונט) יש סידור מולקולרי אקראי, נותן להם יציבות ממדית טובה, דפי מלחמה נמוכים והתנגדות השפעה מעולה.

(FLT:0) Semi-crystalline פולימריות פולימריות (למשל, ניילון, PEEK) תכונה הורה אזורי גביש המספקים עמידות כימית גבוהה יותר, נקודות נמסות גבוהות יותר, עם זאת, הם מפגינים התכה גבוהה יותר ועמודי מלחמה במהלך הדפסה, לעתים קרובות דורש תאים מחוממים ושליטה תרמית מדויקת.

מעבר לסוג פולימר, תוספים ותגבורת משנים באופן דרמטי את התכונות של filament:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"א): "הציבים של העבדים" (ב"ב) ,"ה', "ה'" (ב"ב)" (ב"ב)"ה', "ה')" (ב"ב)"ה', "ה'"ה'" (ב"ב)"ב"ה')"ה')"ה'.
  • (ב) ,0) ,(Flame-retardant Supplementsssherph:1) לעמוד בדרישות UL 94 V-0 עבור מחסנים אלקטרוניים.
  • (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:

הבנת המושגים הבסיסיים הללו חיונית לפני הערכת אפשרויות ספציפיות של פשפש.

מפתחי מפתח בבחירת רפורמות גבוהות

העיוות האידיאלי מאזן תכונות מכניות, תרמיות, כימיות ועיבוד נגד מגבלות היישום.

כוח מכני ועוצמה

חלקים נושאי עומס דורשים כוח רב-קרקעי גבוה, שיטות גמישות, והתנגדות השפעה.לדוגמה, כיס באסיפה לרכבת חייב לעמוד בפני רטט קבוע ללא זחל.מהנדסים צריכים לבחון גליונים נתונים עבור כוח רב-עוצמה (ASTM D638), כוח גמיש (ASTM D790), והשפעה איזוד (AS D256-256) פחמן-Fila לעתים קרובות לספק את היחס הגבוה ביותר לפולי-פחמן, בעוד שריד.

ההתנגדות הרצינית

חלקים הנדסיים רבים פועלים בטמפרטורות גבוהות.המדד המרכזי הוא FLT:0 [heat De השתקפות טמפרטורה (HDT) , 1:1 - הטמפרטורה שבה חומר מתכווץ תחת עומס מוגדר. Standard PLA יש HDT סביב 55 מעלות צלזיוס, בעוד פוליקרבונט יכול לעלות על 130 מעלות צלזיוס, ו- PEEK נשאר יציב מעל 250 מעלות צלזיוס עבור מקורות חום (למשל, מתחת לטמפרטורה גבוהה) עם רכיבים אוויריים (T), עם רכיבים חמים (T) עם טמפרטורה גבוהה) עם חומרים חמים (T) עם טמפרטורה גבוהה (T) עם טמפרטורה גבוהה (טמפרטורה גבוהה).

התנגדות כימית

חשיפה לשמנים, לפתבים, לדלקים או לנקינים דורשות התנגדות כימית. ניילון, PEEK ופוליפרופילן (PP) להתנגד לפחמנים ולאלכוהול, בעוד ABS ו- PETG עשויים להתנפח או להתפוגג בנוכחות אצטון או חומצות חזקות.תמיד לחצה את תרשים ההתאמה הכימית של החומרית עם הסביבה.

יכולת הדפסה ויציבות ממדית

לוחות ביצועים גבוהים דורשים לעתים קרובות יכולות מדפסת מתקדמות: כל הקצוות החמים (לעיתים קרובות עם דירוגים טמפרטורה גבוהה יותר), תאים מחוממים ופלטפורמות בנייה קשיחות. WarPage, שכבתיות, ומחרוזת הם אתגרים משותפים.לדוגמה, חומרים חצי קריסטליים כמו ניילון סופג לחות אטמוספירית, המוביל בועות קיטור במהלך הדפסה לא יבשה כראוי.

רגישות

סדקים הנדסיים רבים (nylon, PETG, פוליקרבונט) הם Hygroscopic. Moisture נספגים במהלך אחסון באיכות הדפסה, להפחית כוח מכני, גורם פגמים משטח. פשילה יבש הוא חיוני עבור תוצאות עקביות - יבש בטמפרטורות מתועשות-recommened לפני השימוש ואחסון במיכלים חתומה עם desiccant הוא תרגול סטנדרטי.

Fatigue and Creep Resistance

עבור חלקים העוברים טעינה מחזורית (למשל, מעיינות, hings, pho-fits), חיי עייפות חשובים.חומרים סמי-קריסטלליין כמו PEEK ופוליפרופילן בדרך כלל מפורמים אמורפי תחת לחץ חוזר. Creep - עיוות הדרגתי תחת עומס קבוע - הוא גם קריטי; ניילון לא מלא עשוי להיות יותר מגרסאות כוח זכוכית.

UV ומזג אוויר התנגדות

יישומים חיצוניים דורשים ייצוב UV.ASA (אלטרנטיבה אולטרה-סול ל- ABS) ומיזוגי ניילון עמידים UV עמידים בפני אור השמש מתנגדים להידרדרות השמש טובה יותר מאשר תקן ABS או PETG. עבור סביבות קיצוניות, לשקול filaments מיוחדים מחוץ לרמה חיצונית.

תכונות חשמל

חומרים אינסולטור דורשים כוח דיאלקטרי גבוה והתנגדות נפח. Polycarbonate ו PEEK הם אינסטלטורים מצוינים, בעוד חומרים מלאים פחמן הם התנהגותיים - שימושי עבור יישומים סטטיים או מגן.

אפשרויות ל-Fire High-Performance Filament Options

השוק מציע עשרות תחזיות הנדסיות.למטה אנו מבססים את האפשרויות הנפוצות והמתקדמים ביותר.

ABS ו-ASA

(FLT:0)ABSIRLT:1 (Acrylonitrile Butadiene Styrene) הוא תרמופלסטי הנדסי קלאסי.It מאזן את יכולת הסנטר, התנגדות השפעה, והתנגדות תרמית מתונה (HDT -85 ° C) הוא זול וזמין אך נוטה נרחב אך נוטה לנפץ; מתחם מחומם (ב 70-90 מעלות צלזיוס) מומלץ ABS.

(FLT:0)ASAveFLT:1 (Acrylonitrile Styrene Acrylate) הוא גרסה של UV-stable של ABS עם תכונות מכניות דומות.It is המועדפת על חלקי רכב, חתימות, ואולמות חיצוניים.

PETG

(FLT:0)PETGearFLT:1 (Polyethylene Terephthalate Glycol) מגשרים את הפער בין PLA ו- ABS - קל יותר להדפיס מאשר ABS, עם דף מלחמה נמוך יותר, אך מציע יותר שכבות טובות יותר והתנגדות כימית מאשר PLA. יש התנגדות חום מתונה (HDT - 70 מעלות צלזיוס) ועוצמה טובה.

Polycarbonate (PC)

(FLT:0)PolycarbonateFLT:1 הוא פולימר עשיר עם קשיחות מעולה, שקיפות בחלקים דקים, ו- HDT סביב 130°C. זה משמש נרחב עבור רכיבים מבניים, בוהק כדורעף עמיד על פני כדור הארץ, ומכשירים רפואיים.

ניילון (Polyamide)

(FLT:0)NylonveFLT:1 (PA6, PA12, PA66) filaments הם חצי-קריסטלליין, המציע כוח גבוה, גמישות, עמידות עייפות, והתנגדות כימית. ניילון לא מלא הוא קשה וגמיש במקצת, מה שהופך אותו אידיאלי עבור חלקים נעים, נושאים קשיחים, והילוך גבוה (עד 8%) דורש הדפסה יבשה; מקופסא מתכתבת פחמן-מחץ מגנטית גבוהה דורש ניקוי רטובה או ממתכת.

TPU (Thermoplastic Polyurethane)

לא כל חלק הנדסי הוא נוקשה.(FLT:0)TPUIRLT:1 מספק תכונות אלסטומריות (קשה על החוף מ 60A עד 90A), התנגדות מעולה, והתנגדות כימית טובה.זה משמש לאטום, כרטיסי גז, לחי רטט, שיח גמישים. TPU הדפסה במהירויות איטיות יותר, לעתים קרובות עם מפיצים ישירים, ודורש צלחת גמישה או מצופה חתכים כדי למנוע בעיות דביקות.

חומרים טמפרדומים גבוהים: PEEK, PEKK, PPSU, ULTEM

(FLT:0)PEEKIRLT:1 (Polyether Ether Ketone) הוא תקן הזהב עבור יישומים הנדסיים קיצוניים - עם נקודת התכה של 34 ° C, HDT מעל 250 מעלות צלזיוס, התנגדות כימית יוצאת דופן (resists כל פותרים נפוצים למעט לחות מרוכזת של חומצה sulfuric), וכוח מכני גבוה.הוא משמש רכיבים אווירי אוויר, גזים רפואיים, שמן / חורין / כל אמצעי בקרה גבוהה מעל 150 מעלות צלזיוס דורש לעתים קרובות).

(FLT:0) קק"ל 1 (Polyetherketoneketoneketone) מציע ביצועים תרמיים וכימיקליים דומים ל-PEEK עם מעט טמפרטורות עיבוד נמוכות יותר וכוח דחיסה טוב יותר.

(FLT:0PPSUFLT:1) הוא פולימר עתירי עתירי גבוה עם כוח השפעה מעולה והתנגדות הידרוליטיזה.זה יכול להיות מסטרום על ידי carclave, מה שהופך אותו יקר עבור כלי רפואי ומעבד מזון. הדפסה דורש ציוד דומה PEEK.

(FLT:0) ULTEMIRLT:1 (PEI, Polyetherimide) הוא חומר בעל ביצועים גבוהים הידוע להבה שלה Retardancy (UL 94 V-0), כוח גבוה ויציבות ממדית.זה פופולרי בפנים תעופה (FA ציות) ו תיקונים תעשייתיים. ULTEM 9085 הוא הציון הנפוץ ביותר FDM, עם ממוצע של 24 מעלות צלזיוס דורש מקסימום מגובהו של 24 מעלות צלזיוס, עם אורכו של 24 מעלות צלזיוס דורש אישורים חמים.

Composite Filaments: Carbon Fiber, Glass Fiber, Aramid

סדקים חזקים משלבים פולימרים בסיס (לעתים קרובות ניילון, PETG, או פוליקרבונט) עם סיבים קצוצים. סיבי פחמן הם נוקשים מאוד וקל משקל, עם התרחבות תרמית מופחתת - אידיאלי עבור חלקי מבני, רחפנים, וכלי. סיבי זכוכית מציעים עלות נמוכה יותר וכוח טוב אבל הם כבדים יותר ויותר abrasive על nozzles. aidram (Klar) תוספת פלדה, תוספת של פלדה קשה.

התאמת בחירה חומרית ליישום

יישומי הנדסה משתנים באופן נרחב; ה-Filament הטובה ביותר תלויה בתנאי הפעלה ספציפיים. להלן הם מגזרים נפוצים והמלצות חומריות.

חללי תעופה

דרישות: משקל בהיר, יחס כוח גבוה למשקל, התנגדות להבה, חומרים נמוכים מחוץ לגז: PEEK (עבור חזיונות מבניים ודקטרים), ULTEM 9085 (עבור לוחות פנימיים, ducting, וכיסויים), פחמן-פי-reinforced PEKK. FDM חייב לעתים קרובות לעבור FAR 25.85 (כגון רחפנים: מל"טים מודפסים ממסגרות פחמן-פחמן עם פחמן קשיחות נמוכה יותר מאלומיניום.

רכב

דרישות: עמידות חום, כוח השפעה, התנגדות כימית (שמן, דלק, קירור) חומרים: פוליקרבונט (עבור תלתלים פנימיים ותחת מכסה), ניילון מלא זכוכית (עבור רכיבי מנוע), ABS עם ייצוב UV (עבור שלישיית חיצוני), TPU (עבור כרטיסי גז ושיחים).דוגמה: מאגר קירור מודפס ממחיש זכוכית מלא ניילון לעמוד בפני חשיפה רציפה לגליל חם.

רפואי ורפואת שיניים

דרישות: ביו-גמישות, סטריליזות (autoclave או gamma), דיוק ממדי.חומרים: PEEK (ציון רפואי ISO 10993, עבור שתלים ומדריכי כירורגיים), פוליקרבונט (עבור כלים שאינם ניתנים להשתלות), PPSU (למכשירים הניתנים להחלפה) Note כי חלקים ממולאים עשויים לדרוש השלמת פני השטח כדי להפחית את הדבקות חיידקית.

כלי תעשייתי וג'יגס

דרישות: קשיחות, חבות, יציבות ממדית, משקל קל לכלים.חומרים: ניילון פחמן-פיבר (עבור תיקונים נוקשים וקלים), PETG (עבור ג'יגים זולים בטמפרטורות בינוניות), ULTEM (עבור גלגולים עתיריים שנמכרו בטמפרטורה גבוהה) דוגמה: עובש שנוצר מ MDF-מורכב (ווד-PLA) עבור מחזורים נמוכים, אבל עבור מחזורי ניילון ארוכים יותר.

תיאור שיקולים עבור High-Performance Filaments

העברת חומרים ליציפיים לקרנות הנדסיות דורשת תשומת לב זהירה לפרמטרים ולחומרה.

חום סוף וטמפרטורה Nozzle

מטרות חמות סטנדרטיות PTFE מוגבלות לכ-250 מעלות צלזיוס; חומרים הדורשים 260 מעלות צלזיוס+ (polycarbonate, PEEK) דורשים עיצובים מטבוליים. Nozzle טמפרטורה עבור כל filament צריך להיות מוגדר בטווח של היצרן - לדוגמה, PC ב 260-300 מעלות צלזיוס, PEEK ב 370-420 מעלות צלזיוס תמיד להשתמש calird ו- .

מיטת ים וספסל

מיטה מחוממת (לעתים קרובות 80-120 מעלות צלזיוס) היא הכרחית עבור דבקות וכדי להפחית את דף המלחמה. Semi-crystalline חומרים ליהנות מחדר מחומם מעל Tg שלהם להאט קירור ולמנוע מסולסל. עבור ניילון ו PEEK, טמפרטורות תא של 60-200 מעלות צלזיוס (בהתאם לחומר) הם קריטיים עבור הדפסים מוצלחים.

יבשה ואחסון

רוב העיוותים ההנדסיים הם Hygroscopic.ייבוש לפני הדפסה הוא לא ניתן להשגה עבור ניילון, PETG, PC, ו PEEK. השתמש מייבש filament שנקבע לטמפרטורה המתאימה (למשל, ניילון 70-80 מעלות C במשך 6-12 שעות הדפסה ישירות מקופסא יבשה או מיכל חתומה.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

גליונות G10 או PEI עובדים טוב עבור חומרים רבים.מחשב לעתים קרובות דורש פוליויניל אלכוהול (PVA) דבק דבק או מכסה ABS כדי לקדם את הדבקות. ניילון ו PEEK עשוי צריך דביקות עתירי זמן גבוהה או במיוחד צלחות זכוכית מכוסות. Magigoo ודימ תיקון הם מוצרים פופולריים.

עבור חלקים מבניים, השתמש בגובה שכבתי לא גדול מ 0.15 עד 0.25 מ"מ כדי להבטיח חיבור בין-שכבות. Speed צריך להיות שמרני (30-60 מ"מ / של רוב חומרי ההנדסה) כדי לאפשר חדירה נאותה קירור. Overhangs וגשרים מאתגרים יותר עם חומרים עתירי גבוה - מבני תמיכה עיצוב בהתאם.

Anisotropy and Orientation

חלקי FDM הם אנטרופיים מטבעם - כוח הוא נמוך יותר לאורך כיוון Z (בין שכבות) עבור כוח מקסימלי, חלקי אורעד כך כי עומס ראשוני מתאים עם מטוס XY. אנליינג יכול להפחית אנזוטרופיה עבור כמה חומרים.

פוסט-Processing and Ending

דרישות הנדסה לעתים קרובות דורשות טיפולים הדפסה לאחר כדי לשפר את הביצועים.

אנליינג

הגדלת גבישי בפולימרים למחצה, שיפור עמידות החום, התנגדות כימית ויציבות ממדית.עבור ניילון ו- PEEK, להציב את החלק המודפס בתנור מבוקר טמפרטורה בטמפרטורה 10-20 מעלות צלזיוס מעל Tg (אך מתחת Tm) במשך כמה שעות, ואז לאט-cool. להיות מודע לכך שnealing יכול לגרום לצמצום קלוש - לפצות בעיצוב.

מאצ'ינג ו-Ping

ניתן למכונה צנרת הנדסיות רבות (PC, ניילון, PEEK, ULTEM) באמצעות כלים קונבנציונליים, כל עוד מהירויות והזנת מתאימים.זה מאפשר הוספת חוטים, ערכות דיוק, או הסרת סימני תמיכה.

Smoothing and Coating

ABS ו- ASA יכולים להיות vaapor-smoothed עם acetone. PETG יכול להיות מטופלים עם tetrahydrofuran (THF) או ethyl acetate. PEEK ו- PC עמידים בפני רוב ה-Spotnts - משטח סיום לעתים קרובות דורש מאצ'ינג או apor ללטש עם מדיה מיוחדת.

הקלה בלחץ ושקיפות

עבור חלקים עם סובלנות הדוקה, לאחר הדפסה של לחץ הקלה (למשל, ספוגה דלת-טמפרטורה) יכול לייצב ממדים.זה נפוץ בחלקים PEEK ו- ULTEM עבור אווירו.

מסקנה

בחירת FDM הנכון FDM filament עבור יישומים הנדסיים ביצועים גבוהים היא החלטה רב-פנים שמתחילה בהבנה ברורה של סביבת התפעול של החלק, פרופיל עומס ודרישות רגולטוריות. חומרים סטנדרטיים כמו ABS ו- PETG נותרו שימושיים לדרישות בעלות נמוכה-עד בינוני, אבל פולימרים מתקדמים כגון פולימפט, ניילון ו- PEEK פותחים את היכולות המתקרבות לרקמות של מתכות ממות ומזרקות.

יישום מוצלח דורש לא רק בחירת החומר הנכון, אלא גם השקעה בחומרה מדפסת מתאימה, פרוטוקולים יבשים קפדניים, ואופטימיזציה הגדרות הדפסה. posite filaments מציעים נוקשות יוצאת דופן וביצועים תרמיים אבל הביקוש ננול קשה וטיפול זהיר. פוסט-מעבד טכניקות כמו אנמנלינג ו machining יכול להעלות עוד תכונות חלק.

(העלות של חומרים עתיריים גבוהים יורדת בהדרגה ויכולות המדפסת הופכות לנגישות יותר, הקו בין חלקי הנדסה תלת-ממדיים וקונבנציונאליים ממשיך לטשטש מהנדסים שמשקיעים זמן בבחירה חומרית ושליטה בתהליך, ירוויח יתרון משמעותי בהתפתחויות מהירות, כלי מותאם אישית ואפילו ייצור שימוש קצה.

על ידי הערכה שיטתית של כוח מכני, התנגדות תרמית, תאימות כימית, הדפסה, ועלות, אתה יכול לבחור בבטחה את השחיקה העומדת - ומעלה - הדרישות של יישומי הנדסה ביצועים גבוהים שלך.