PPS -ul armat din fibră de carbon ca alternativă la Peek

Aplicațiile industriale pentru inginerie termoplastică, cum ar fi PC și termoplastice de înaltă performanță, cum ar fi PEEK, sunt în creștere. În formă de filament tipărit 3D, aceste materiale oferă o alternativă ușoară la metale precum oțel și aluminiu în industrii precum aerospațial și energie. Consolidarea acestor materiale plastice de înaltă performanță cu aditivi le poate îmbunătăți în continuare performanța. De exemplu, fibrele de carbon cu tăieturi scurte adaugă rezistență și rigiditate și pot fi adăugate la materialele plastice de inginerie la prețuri medii, precum și la materiale plastice de înaltă performanță. Atâta timp cât duza imprimantei 3D poate gestiona materiale abrazive, aceste compozite pot fi tipărite la fel ca termoplastica obișnuită. Principalul dezavantaj al compozitelor de înaltă performanță, cum ar fi peek-ul armat, este costul ridicat al hardware-ului imprimat 3D necesar. Aceste materiale necesită temperaturi extrem de ridicate de extrudare și cameră, iar prețul hardware-ului potrivit (adesea în intervalul de șase cifre) compensează adesea beneficiile generale ale costurilor tehnologiei de imprimare 3D din plastic.

Ce este PPS?

Sulfura de polifenilen (PPS) este un termoplastic semi-cristalin care poate fi clasificat ca un plastic de înaltă performanță, împreună cu materiale precum PEEK și PEI. Utilizate în mod clar în prelucrare, modelare și fabricare de aditivi, PPS are proprietăți mecanice bune, rezistență la temperatură ridicată la temperatură în comparație cu termoplastica standard și de inginerie și este ignifugă. Cu toate acestea, cea mai dorită proprietate este rezistența sa chimică excelentă: PPS este rezistent la mulți acizi, baze, solvenți și unii agenți puternici de oxidare (în anumite condiții). Pentru oxidanți puternici, cum ar fi dioxidul de clor, pot fi necesare acoperiri sau garnituri. Datorită proprietăților sale dezirabile și a prețului favorabil în comparație cu PEEK, PPS are o gamă largă de aplicații în diferite industrii. Proprietățile sale mecanice și chimice îl fac utilă în procesarea auto, energetică și chimică, în timp ce proprietățile sale de întârziere a flăcării și de auto-stingere îl fac materialul la alegere pentru componente electrice și electronice, cum ar fi dispozitive SMT, carcase de motor și etanșări de tranzistor. Nu numai impresionant din punct de vedere termoplastic, PPS este adesea utilizat ca o alternativă adevărată la metale precum oțelul și aluminiul. Stabilitatea termică și rezistența chimică excelentă permit utilizarea în medii chimice dure, în timp ce rezistența sa la coroziune și efectele fluidelor auto este remarcabilă. ca fibre de carbon scurte sau fibre de sticlă pentru a forma compozite. De fapt, PPS este mai frecvent vândut ca material „umplut” decât neîmplinit. Potrivit cercetătorilor, „Adăugarea de carbon poate îmbunătăți semnificativ proprietățile mecanice, proprietățile tribologice, integritatea structurală post-foc și conductivitatea electrică/termică a amestecurilor și compozitelor PPS și compozite”.

PP-urile consolidate cu fibre de carbon pot fi utilizate în aplicații similare cu PP-urile neumplute. Cu toate acestea, proprietățile mecanice îmbunătățite îl fac un material adecvat pentru componente precum instrumente, jiguri și accesorii. Compozitele PPP -uri sunt deosebit de potrivite pentru fabricarea aditivă industrială FFF, deoarece aceste imprimante 3D nu sunt în măsură să imprime materiale precum fibra de carbon pur.

PPS de imprimare 3D

PPS, atât necontestat, cât și în formă compozită, oferă o modalitate destul de viabilă de a imprima piese termoplastice de înaltă performanță 3D. Acest lucru este posibil prin temperatura sa de imprimare de aproximativ 320 ° C, care este ridicată, dar nu extrem de mare.

În timp ce o temperatură de extrudare de 320 ° C este dincolo de capacitățile majorității imprimantelor 3D FFF, aceasta este semnificativ mai mică decât ~ 400 ° C necesară pentru peek 3D. (Peek necesită, de asemenea, temperaturi ale camerei foarte mari.) Ca urmare, piesele PPS sunt mai puțin rezistente la temperatură decât piesele PEEK, dar pot fi utilizate în continuare în aplicații solicitante de până la ~ 230 ° C. Tipul de imprimantă 3D necesară pentru imprimarea PPS este undeva între o imprimantă FFF de calitate industrială și o imprimantă FFF de temperatură ridicată specializată. Imprimantele fiabile de producție costă în jur de 10.000 de dolari, în timp ce mașinile de ultimă generație, precum Stratasys Fortus 450MC, costă în jur de 150.000 USD, ceea ce poate fi prohibitiv costisitor pentru IMM-uri. Atunci când tipărirea PP-urilor consolidate cu fibre de carbon, durabilitatea de imprimare trebuie luată în considerare în plus față de temperatură, deoarece fibrele cu tăietură scurtă sunt mai abrazive decât substratul termoplastic și, prin urmare, pot deteriora hardware-ul din aramă simplă. O suprafață de construcție adecvată pentru PPS este foaia PEI, cu patul de imprimare încălzit la aproximativ 80 ° C. Pentru piese PPS tipărite 3D complexe tipărite pe extrudere duale, materialul este compatibil cu materialul de susținere PVA. PPS tipărit 3D întărite cu fibră de carbon este potrivită pentru aplicații precum prototiparea funcțională, uneltele pentru modelare și alte procese și ajutoarele de fabricație, cum ar fi corpurile de corp. Industriile care folosesc filamente PPS întărit includ automobile, căi ferate și aerospațiale. Noile sisteme de fabricație aditive de înaltă performanță, cu costuri reduse, permit mai multor utilizatori la imprimarea 3D cu PPS. De exemplu, Ultimaker Factor 4, care începe transportul în mai 2024, prezintă un nucleu de imprimare extrem de rezistent la abraziune, capabil să imprime la temperaturi de până la 340 ° C-suficient pentru a imprima PP-uri consacrate din fibră de carbon și multe termoplastice inginerești. Sistemele moderne precum factorul 4 sunt unice prin faptul că sunt poziționate pe piața de mijloc. În ciuda capacității sale de a imprima materiale cu adevărat de înaltă performanță, cum ar fi PP-urile consolidate cu fibre de carbon, factorul 4 are un preț mai mult de-a lungul liniilor unei imprimante 3D tipice de calitate profesională de calitate profesională decât o imprimantă 3D PEEK 3D la temperaturi ridicate. Pentru a răspunde nevoilor utilizatorilor din industrii precum Electronics și Automotive, Ultimaker și -a dezvoltat, de asemenea, propriul material compus, Ultimaker PPS CF, în special pentru utilizare cu factorul 4. Materialul oferă un flux constant și proprietăți de material ideal, formulat pentru a oferi performanțe ridicate performanțe și ușurința tipăririi. Combinația de imprimantă și material obține, de asemenea, o precizie dimensională excelentă cu contracția minimă în comparație cu Peek. Ca și alte materiale PPS din fibră de carbon, Ultimaker PPS CF este foarte recomandat pentru prototiparea funcțională și fabricarea indirectă a componentelor, dar rezistența sa chimică și termică excelentă deschide calea pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv piese de utilizare finală. PPS-CF-CF formulat de Ultimaker este retardant de flacără (V0-94) și garantează o pagină de război scăzută pe părți mari, ceea ce o face o potrivire bună pentru alte filamente PPS CF. PPS-CF-CF formulată de Ultimaker este ignifugă (V0-94) și garantează, de asemenea, o pagină de război scăzută pe părți mari, diferențiați-l de alți furnizori de filament PPS CF.

Principalele componente ale aplicației sunt:

Elemente de fixare a transportului aerian

Această categorie este utilizată pentru a fixa în siguranță marfa de aer sau pentru a încărca în siguranță componentele într -un pachet de aer. Prin urmare, trebuie să fie rezistent la temperatură, foarte robust și stabil și rezistent la substanțe chimice - cerințele de aplicare pot fi îndeplinite cu PPS CF. Un alt avantaj al producției de aditivi este că proiectarea poate fi adaptată iterativ și, datorită materialelor utilizate, toate iterațiile pot îndeplini certificările necesare.

Supape de pompă de înaltă presiune

Acest tip de supapă de pompă este instalat în trenuri care transportă lichide sau substanțe chimice. Cu toate acestea, întrucât a devenit o componentă învechită (nu mai este în producție), întregul ansamblu de pompe trebuie înlocuit cu un cost de aproximativ 5.000 de euro. Folosind PPS CF, acum poate fi tipărit 3D, astfel încât acesta îndeplinește în continuare standardul UL94 V0 pentru non-flamabilitate și poate fi utilizat și cu acizi fierbinți.

Suport senzor

Această suport simplu este utilizată pe liniile de producție și în jurul câmpului pentru a monta rapid senzori, camere sau alte extensii necesare. Prioritizează componentele pentru a rezista la sarcini extreme atunci când sunt utilizate în aer liber, inclusiv condițiile meteorologice, rezistența la impact sau condițiile de incendiu

Noi posibilități

PPS -ul armat din fibră de carbon este un material de înaltă performanță pentru unele dintre cele mai solicitante aplicații industriale. Unii utilizatori finali ai producției de aditivi pot crede că au nevoie de cele mai scumpe materiale și hardware pentru a obține o calitate de calitate inginerească și un nivel ridicat de libertate de proiectare. Cu toate acestea, Ultimaker Factor 4 și materialele sale PPS CF special formulate arată că acest lucru nu mai este cazul.

Noi posibilități

PPS -ul armat din fibră de carbon este un material de înaltă performanță pentru unele dintre cele mai solicitante aplicații industriale. Unii utilizatori finali ai producției de aditivi pot crede că au nevoie de cele mai scumpe materiale și hardware pentru a obține o calitate de calitate inginerească și un nivel ridicat de libertate de proiectare. Cu toate acestea, Ultimaker Factor 4 și materialele sale PPS CF special formulate arată că acest lucru nu mai este cazul.