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Con la penetrazione diTecnologia di stampa 3DNel campo di fascia alta, la selezione dei filamenti per stampanti 3D è diventata uno dei fattori chiave che influenzano la qualità e l'efficienza della stampa.La ricerca difilamenti stampati in 3D più resistentiè diventato un obiettivo per molti filamenti professionali di tutti i tipi.

Questi filamenti hanno un eccellenteResistenza meccanicaper soddisfare esigenze di stampa complesse e mutevoli, fornendo un'ampia gamma di opzioni per gli utenti.In questo articolo,i tipi di filamenti stampati in 3Dverranno discussi in modo approfondito, verranno analizzati i vantaggi e gli svantaggi di ogni tipo di filamento, per aiutare i lettori a comprendere e scegliere meglio i filamenti appropriati, al fine di ottenere il miglior effetto di stampa.

Quali sono i tipi di filamenti comunemente usati per le stampanti 3D?

1.Termoplasticità (Tecnologia FDM）

• PLA (acido polilattico): Un materiale biodegradabile ecologico, facile da stampare, atossico e inodore, con un basso punto di fusione (~180 °C) e una finitura liscia.

Vantaggi: lavorazione conveniente, basso costo, protezione dell'ambiente.

Punti deboli: elevata fragilità, elevata resistenza al calore (facile deformazione superiore a 60 gradi Celsius).

• ABS(Acrilonitrile butadiene stirene): Elevata resistenza (resistenza alla trazione ~ 50 MPa), buona resistenza all'abrasione, resistenza alle alte temperature. Adatto per la stampa di prodotti con elevata resistenza e durata.

Punti di forza: Buona tenacità, finitura liscia.

Punti deboli: Alto punto di fusione (~250 °C), rischio di rilascio di gas tossici durante la stampa.

• PETG (polietilene tereftalato 1,4-cicloesandiolo): È caratterizzato da elevata resistenza, flessibilità, trasparenza, resistenza alle alte temperature (~ 90 °C), buona stabilità di stampa e resistenza alla deformazione.

Punti di forza: Adatto per parti di precisione e modelli flessibili.

Punti deboli: Intervallo di temperatura di stampa ridotto (~220-260 °C).

• PLA / nylon rinforzato con fibra di carbonio: altissima resistenza (resistenza alla trazione ~ 420 MPa), leggero, resistenza alla temperatura (~ 280 °C).

Punti di forza:Resistenza di livello industriale, adatto per ambienti estremi.

Punti deboli: Costoso e richiede una stampante dedicata.

2. Resina fotosensibile (Tecnologia SLA)

• Resina fotosensibile standard: polimerizzazione mediante irradiazione a raggi ultravioletti o laser, alta precisione (dettagli a livello micrometrico), velocità di polimerizzazione elevata (secondo livello).

Punti di forza: Superficie liscia per modelli geometrici complessi.

Punti deboli: elevata fragilità, necessità di pulizia tardiva, non resistente al calore.

• Resina epossidica ad alta resistenza: durante la stampa 3D vengono solitamente fornite strutture di supporto con una resistenza alla flessione di ~100 MPa e resistenza alle alte temperature (~ 80-120 °C).

Punti di forza: Robusto, adatto per componenti funzionali.

Punti deboli: Alto tasso di restringimento e odore pungente.

3. Materiali termoindurenti (Tecnologia SLS)

• Nylon (PA12/PA66):Elevata resistenza (resistenza alla trazione ~ 150 MPa), resistenza all'usura, buona stabilità chimica.

Punti di forza: Nessuna struttura di supporto, adatto per l'uso a lungo termine dei componenti.

Punti deboli: Elevato assorbimento di umidità, facile invecchiamento.

• TPU (poliuretano termoplastico):Ultra-flessibile (deformazione a trazione > 300%), a bassa temperatura (-40 °C), resistente all'usura, resistenza all'olio, resistenza ai solventi.

Punti di forza: Buona morbidezza, buone prestazioni di assorbimento degli urti.

Punti deboli: bassa precisione di stampa, facile deformazione dei bordi.

Quale tipo di filamento offre le migliori prestazioni in termini di resistenza?

Se la resistenza alla trazione di 120-140 MPa è un indicatore definito (60% in più rispetto al nylon convenzionale),nylon rinforzato con fibra di carbonio(come il substrato PA66/PA12) è l'opzione migliore perfilamenti di plastica. Questo materiale raggiunge un equilibrio tra resistenza e tenacità attraverso gli effetti sinergici della fibra di carbonio (di solito 15-30% in peso) e del nylon, come manifestato da:

Vantaggio della resistenza alla trazione

1. Gamma di resistenza: 120-140 MPa (circa 80-120 MPa per il nylon puro tradizionale), soddisfacendo i requisiti di scenari ad alta intensità.

2. Meccanismi di potenziamento della forza:

• Ottimizzazione dell'orientamento delle fibre: le fibre di carbonio sono disposte lungo la direzione di stampa per formare un percorso continuo di trasmissione delle sollecitazioni.
• Miglioramento dell'interfaccia: migliora l'adesione della fibra alla matrice e riduce lo scivolamento dell'interfaccia mediante modifiche chimiche come gli agenti di accoppiamento silanico.

Limitazioni chiave: requisiti del materiale dell'ugello

1. Necessità di temprare l'ugello in acciaio: la fibra di carbonio ha una durezza estremamente elevata (durezza Mohs ~ 6-7) e consuma rapidamente gli ugelli in ottone durante la stampa (durezza ~ 2-3), causando l'allargamento o l'ostruzione delle dimensioni dei pori, di solito entro 20 ore.

2. Soluzione: AUgelli in acciaio temprato(come H13 o SKD61), con una durezza superficiale di HRC58-62.

Quale tipo di filamento può resistere alle alte temperature del motore di un'auto?

In condizioni di calore estremo, comemotori per auto(che in genere raggiungono temperature di esercizio comprese tra 200 e 300 gradi Celsius), i filamenti stampati in 3D in grado di resistere alle alte temperature devono soddisfare i requisiti di resistenza alla temperatura, stabilità meccanica e resistenza chimica. La selezione e l'analisi tecnica dei materiali ammissibili sono le seguenti:

1.PEEK (polietereterchetone)

• Resistenza alla temperatura: 343 ° C, deformazione termica 315 ° C, uso a lungo termine fino a 250-300 ° C.
• Super resistenza chimica (alla corrosione del carburante e del refrigerante), adatto perla produzione di guarnizioni per circuiti dell'olio e tubazioni ad alta temperatura.
• Elevata resistenza meccanica (resistenza alla trazione ~ 140 MPa), autolubrificazione, riduzione delle perdite per attrito.

2. Nylon rinforzato con fibra di carbonio/acido polilattico

• Resistenza alla temperatura: modificata con una struttura ad anello benzenico, la resistenza massima alla temperatura è di 280°C (circa 160°C per i materiali tradizionali in fibra di carbonio). L'innesto al plasma ha triplicato la durata antiossidante del materiale a 280 ° C.
• Resistenza alla trazione 420 MPa, leggero (densità 1,4 g / cm3), adatto perComponenti leggeri del motorecome i collegamenti dei pistoni. Costa meno e ha una migliore compatibilità di processo rispetto ai metalli.

Come evitare che il filamento di nylon assorba l'umidità?

Stoccaggio sigillato: protezione scientifica con sacchetto sottovuoto ed essiccatori

1. Lavoro di preparazione

• Taglia e lava: Tagliafilamento di nylonin segmenti corti (per evitare che si aggroviglino) e metterli in un sacchetto per aspirapolvere pulito e privo di polvere.
• Selezione dell'essiccante:

Conservazione a lungo termine: utilizzare un essiccante a setaccio molecolare 3A (fino al 25% del peso in termini di capacità di assorbimento dell'umidità e fino a 6 mesi di durata).

Emergenza a breve termine: Sostituzione di sacchetti di essiccazione in silicone alimentare (da sostituire mensilmente).

2. Confezionamento sottovuoto

• Tecnica di pompaggio a vuoto: utilizzare una pompa a vuoto per estrarre completamente l'aria dal sacchetto, assicurandosi che il contenuto di umidità sia inferiore al 15% di umidità relativa (le pompe a vuoto domestiche possono anche soddisfare le esigenze di base).
• Doppia protezione: se le condizioni lo consentono, avvolgere un foglio di alluminio attorno al sacchetto sottovuoto per evitare infiltrazioni di umidità all'esterno.

3. Requisiti dell'ambiente di archiviazione

• Controllo della temperatura e dell'umidità: Conservare in luogo fresco e ombreggiato (temperatura ideale 15-25°C, umidità<40% RH), lontano da zone ad alta umidità come bagni e cucine.
• Assistenza attrezzature:Si consiglia di utilizzare un deumidificatore (precisione del controllo dell'umidità ± 5%) in ambienti industrialie la funzione di deumidificazione dell'aria condizionata può essere utilizzata in casa.

• Diversi tipi di differenze di stoccaggio in nylon:

  Tipo di nylon	Tasso di assorbimento dell'umidità (50% RH)	Sensibilità	Ciclo di saldatura suggerito
  PA6 (Nylon 6)	12-15%	alto	≤ 3 mesi
  PA66 (Nylon 66)	8-10%	centro	≤ 6 mesi
  PA12 (Nylon 12)	10-12%	Abbassare	≤ 12 mesi

Piano di disidratazione di emergenza: azionare il forno a 80°C con precisione

1. Scenario

I filamenti di nylon sono esposti all'umidità e devono essere rapidamente ripristinati alle loro proprietà.

2. Fasi operative

• Pretrattamento: Stendere uniformemente i fili bagnati su una teglia (evitare l'accumulo e garantire la ventilazione).
• Controllo della temperatura:

Forno dedicato: Scaldare il forno a 80°C/ gas 6 e posizionarlo su una teglia prima di preriscaldarlo.

Restrizione PA6: nessuna cottura ad alte temperature! Passare a un essiccatore d'aria a bassa temperatura a 40-60 °C (è necessario agitare o capovolgere continuamente i filamenti).

Test di raffreddamento: Dopo l'essiccazione, posizionare a temperatura ambiente (per evitare fessurazioni da stress dovute a un raffreddamento improvviso) perverificare che la superficie sia asciutta e uniforme.

3. Principi tecnici

• Resistenza alle alte temperature: le catene molecolari contengono atomi di cloro, che sono chimicamente stabili alle alte temperature e non sono suscettibili all'ossidazione o all'ingiallimento.
• Fragilità del PA6: la mancanza di elemento cloro e le alte temperature possono causare la rottura della catena e le reazioni di ossidazione, con conseguente ingiallimento e diminuzione della resistenza.

4. Misure preventive

• Durata della cottura: Troppo tempo di cottura può causare la fragilità del nylon. Si consiglia di eseguire i campioni ogni 2 ore.
• Soluzione alternativa: Se non c'è il forno, utilizzare un deumidificatore industriale (umidità<30% RH) per il ciclo e l'asciugatura per 12-24 ore.

Qual è il miglior PETG per uso esterno?

1. Ilil miglior filamento PETGin ambienti esterni estremi con alte temperature, i raggi UV, l'umidità o la polvere dovrebbero avere le seguenti caratteristiche:

• Invecchiamento anti-UV: aggiungere assorbitori UV (come nerofumo o stabilizzanti HALS) per prevenire l'ingiallimento e la fragilità dovuti all'esposizione prolungata.
• Tolleranza alla temperatura ad ampio raggio: ≥ punto di fusione di 260 ° C, fino a 280 ° C a breve termine, flessibilità a bassa temperatura (-30 ° C).
• Resistenza alla corrosione chimica: pioggia, nebbia salina, acidità debole e alcalinità (pH 2-12).
• Resistenza e tenacità: resistenza alla trazione ≥ 60 MPa, resistenza all'urto ≥ 5 kJ/m (superiore al normale PETG).

2. Confronto delle prestazioni chiave (PETG ordinario e PETG per esterni)

Caratteristico	PETG ordinario	PETG per esterni
Resistenza ai raggi UV	Ciclo di ingiallimento<6 mesi	>2 anni
Intervallo di resistenza alla temperatura	Punto di fusione 260 ° C	Punto di fusione 260 ° C + resistenza alle fluttuazioni di temperatura
Resistenza agli urti	Impatto con intaglio Izod 5kJ/m²	≥8kJ/m²
Tasso di assorbimento dell'umidità	≤1,5% (23°C/50% di umidità relativa)	≤ 0,8% (alle stesse condizioni)

3. Note sull'uso

• Ottimizzazione dei parametri di stampa:

Temperatura di estrusione: 240-260°C (per evitare degradazioni dovute al surriscaldamento).

Adesione tra gli strati: una maggiore velocità di stampa (≤ 40 mm/s) è appropriata per migliorare l'incollaggio degli interstrati.

• Post-elaborazione:

Verniciatura:Può essere spruzzato con rivestimenti poliuretanici o acrilici per migliorare ulteriormente la resistenza agli agenti atmosferici.

Ispezione periodica: le prestazioni del materiale devono essere controllate ogni 6 mesi per un uso prolungato all'aperto.

Quali sono i principali fattori che determinano la durata a fatica dei componenti realizzati con la pellicola per stampante 3D più resistente?

Di seguito sono riportati i principali fattori determinanti della durata a fatica dei componenti del filamento per stampanti 3D più resistente (ad es. nylon rinforzato con fibra di carbonio/acido lattico di polietilene), combinati con le proprietà del materiale e l'ottimizzazione del processo:

Proprietà intrinseche dei materiali

1. Orientamento delle fibre: la distribuzione delle fibre di carbonio lungo la direzione di stampa (ad es. direzione dell'asse Z) puòaumentare significativamente l'efficienza del trasferimento dello stresse ridurre la produzione di cricche da fatica.

2. Additivi e modificatori: gli antiossidanti vengono utilizzati per rallentare la degradazione delle sostanze causata dall'ossidazione ad alta temperatura e aumentare la durata della fatica (a 200 ° C, gli antiossidanti possono raddoppiare la loro durata).

Processo di stampaParametri

1. Temperatura e velocità di estrusione

• L'alta temperatura (>270 ° C) porta alla degradazione della matrice, mentre la bassa temperatura (<230 ° C) influisce sulla dispersione delle fibre.
• Coerenza della temperatura tra gli strati: gli intervalli di stampa tra gli strati devono essere limitati a 5-10 secondi per evitare stress residui dovuti alle differenze di temperatura (che possono ridurre il tasso di cricche da fatica del 40%).

2. Spessore dello strato e velocità di riempimento

• Stampa su strato sottile (0,1-0,2 mm):migliora la rugosità superficialee riduce la concentrazione dello stress (aumenta la durata a fatica del 25%).
• Alto tasso di riempimento (>30% di fibra di carbonio): aumenta la rigidità del materiale a scapito di una certa tenacità (richiede l'ottimizzazione del riempimento del gradiente).

3. Supporto alla progettazione strutturale

Supporto della griglia: utilizzare la struttura di supporto a nido d'ape nell'area di sospensione perridurre la concentrazione di stress locale(può prolungare la durata a fatica del 30%).

Progettazione geometrica e condizioni di carico Membri

1. Ottimizzazione dei punti di concentrazione delle sollecitazioni

• Design con angoli arrotondati: quando R ≥ 0,5 mm, il fattore di concentrazione della sollecitazione (Kt) può essere ridotto a meno di 1,5 (3-5 per l'angolo acuto Kt).
• Ottimizzazione della topologia:L'eliminazione dei materiali ridondanti utilizzando l'analisi degli elementi finiti (FEA) consente di distribuire uniformemente il carico (ad esempio, la staffa spaziale dell'azienda LS aumenta la durata a fatica del 40%).

2. Tipo di carico dinamico

• Frequenza di carico alternata: le vibrazioni ad alta frequenza (superiori a 100 Hz) accelerano la rottura per fatica e richiedono un design di smorzamento (ad es. agenti indurenti per gomma).
• Stato di sollecitazione multiassiale: evitare la sollecitazione di taglio pura o il carico di compressione a trazione alternata e dare priorità alla progettazione di un percorso di carico semplice dominato da sollecitazione unidirezionale.

La durata a fatica dell'assemblaggio del filamento del filamento per stampante 3D più resistente dipende da tre fattori fondamentali: orientamento della fibra del materiale, controllo del processo di stampa, design geometrico e corrispondenza del carico. Ottimizzando la dispersione della fibra di carbonio, utilizzando la stampa ad alta frequenza su strato sottile e progettando una struttura centralizzata resistente alle sollecitazioni, è possibile ottenere una durata del ciclo di oltre 10 settimane per soddisfare le esigenze di scenari di fascia alta comeaerospazialeeIndustrie automobilistiche.

In che modo l'azienda LS utilizza i 5 tipi di filamento tradizionali?

1. Adattabilità dei materiali

Società LSseleziona i materiali in base alle esigenze del cliente quali:

• Fase di prototipazione: Dare priorità a PLA o PETG (Consegna rapida e a basso costo).
• Fase di produzione: Scegli nylon o ABS (alte prestazioni, durevole).
• Requisiti flessibili: il TPU viene utilizzato per personalizzare accessori come solette e guarnizioni.

2. Tecnologia di elaborazione

• FDM (modellazione a deposizione fusa): adatto per PLA, ABS, PETG, Nylon (modello ad alta temperatura).
• SLS (Selective Laser Sintering): Disponibile per la stampa di polvere di nylon per parti funzionali di alta precisione.

3. Ottimizzazione post-trattamento

• L'ABS migliora la levigatezza della superficie attraverso la fumigazione con acetone.
• I componenti in nylon possono richiedere un trattamento di deumidificazione per evitare deformazioni.

Sommario

Esistono vari tipi di filamenti stampati in 3D,Ogni filamento ha requisiti di stampa e scenari applicativi diversi. Di questi, i filamenti per stampanti 3D più resistenti, come il nylon rinforzato con fibra di carbonio o il PLA, sono fondamentali per le applicazioni industriali di fascia alta grazie alla loro resistenza e resistenza al calore superiori. Può essere decorato o parzialmente funzionale a un costo inferiore attraverso processi compositi simili al metallo come il PLA in acciaio inossidabile.

Pertanto, quando scelgono i filamenti stampati in 3D, gli utenti dovrebbero considerare i vantaggi e gli svantaggi dei vari filamenti in base ai loro specifici obiettivi di stampa, ai requisiti di prestazione e ai budget dei costi per trovare i filamenti più adatti a loro.

Disconoscimento

Il contenuto di questa pagina è solo di riferimento.LSnon rilascia alcuna dichiarazione o garanzia, esplicita o implicita, in merito all'accuratezza, alla completezza o alla validità delle informazioni. Nessun parametro di prestazione, tolleranze geometriche, caratteristiche di progettazione specifiche, qualità e tipo di materiale o lavorazione deve essere dedotto su ciò che un fornitore o produttore di terze parti fornirà attraverso la rete Longsheng. È responsabilità dell'acquirenteAlla ricerca di un preventivo per le partiper determinare i requisiti specifici per tali parti.Per favorecontattaciper saperne di piùInformazione.

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Domande frequenti

1. Quale filamento è più sicuro per gli alimenti?

Il PLA è composto da amido di mais ed è naturalmente atossico. Il PETG contiene additivi alimentari ed è resistente al calore (punto di fusione 260 °C). Questi due materiali hanno proprietà chimiche stabili a temperatura ambiente, non rilasciano facilmente sostanze nocive.

2. Perché il PLA rinforzato con fibra di carbonio è chiamato film per stampante 3D resistente?

Quando le fibre di carbonio sono allineate in modo direzionale, la resistenza alla trazione può raggiungere i 420 MPa, molto più alti dei 60 MPa del PLA normale. Attraverso la struttura ad anello benzenico, la resistenza alla temperatura viene aumentata a 280 ° C (rispetto ai 60 ° C del PLA normale).

3. Quali sono i miglioramenti nella tecnologia dei filamenti PETG?

L'estrusione del primo strato è stata aumentata del 20% per compensare il ritiro termico (riduzione della deformazione dei bordi) e per ottenere una resistenza al freddo di -30 °C (temperatura di fragilità normale del PETG -50 °C) mediante modifica della copolimerizzazione.

4. Come distinguere tra PLA ordinario e PLA imitazione del metallo (come il PLA in acciaio inossidabile)?

rivestimento superficiale imitazione metallo PLA, come il nichel, imitare la lucentezza metallica ma non avere alcuna conduttività metallica. La densità del metallo reale era > 99% in lega di titanio 4,4 g/cm), mentre il PLA imitazione del metallo era solo del 92% circa. la resistenza alla trazione del PLA imitazione del metallo è inferiore a 100 MPa, molto inferiore a quella del vero metallo (>900 MPa).

Risorse

Estrusore (stampa 3D)

Filamento per stampa 3D

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