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Com a penetração deTecnologia de impressão 3Dno campo high-end, a seleção de filamentos de impressora 3D tornou-se um dos principais fatores que afetam a qualidade e a eficiência da impressão.A busca defilamentos impressos em 3D mais fortestornou-se um objetivo para muitos filamentos profissionais de todos os tipos.

Estes filamentos têm excelenteresistência mecânicapara atender às necessidades de impressão complexas e em constante mudança, oferecendo uma ampla gama de opções para os usuários.Neste artigo,os tipos de filamentos impressos em 3Dserão discutidas em profundidade, serão analisadas as vantagens e desvantagens de cada tipo de filamentos, para ajudar os leitores a entender melhor e escolher os filamentos adequados, a fim de obter o melhor efeito de impressão.

Quais são os tipos de filamentos comumente usados para impressoras 3D?

1.Termoplasticidade (Tecnologia FDM）

• PLA (ácido polilático): Um material biodegradável ecologicamente correto, fácil de imprimir, atóxico e inodoro, com baixo ponto de fusão (~180 °C) e acabamento liso.

Vantagens: processamento conveniente, baixo custo, proteção ambiental.

Fraquezas: alta fragilidade, alta resistência ao calor (fácil deformação acima de 60 graus Celsius).

• ABS(Acrilonitrila Butadieno Estireno): Alta resistência (resistência à tração ~ 50MPa), boa resistência à abrasão, resistência a altas temperaturas. Adequado para impressão de produtos com alta resistência e durabilidade.

Pontos fortes: Boa tenacidade, acabamento liso.

Pontos fracos: Alto ponto de fusão (~250 °C), risco de liberação de gases tóxicos durante a impressão.

• PETG (polietileno tereftalato 1,4-ciclohexanodiol): É caracterizada por alta resistência, flexibilidade, transparência, resistência a altas temperaturas (~ 90 °C), boa estabilidade de impressão e resistência ao empenamento.

Pontos fortes: Adequado para peças de precisão e modelos flexíveis.

Pontos fracos: Faixa de temperatura de impressão pequena (~220-260 °C).

• PLA / nylon reforçado com fibra de carbono: resistência ultra-alta (resistência à tração ~ 420MPa), leve, resistência à temperatura (~ 280 °C).

Pontos fortes:Força de nível industrial, adequado para ambientes extremos.

Fraquezas: Caro e requer uma impressora dedicada.

2. Resina fotossensível (Tecnologia SLA)

• Resina fotossensível padrão: Cura por irradiação ultravioleta ou laser, alta precisão (detalhes de nível micrométrico), velocidade de cura rápida (segundo nível).

Pontos fortes: Superfície lisa para modelos geométricos complexos.

Fraquezas: alta fragilidade, requer limpeza tardia, não resistente ao calor.

• Resina epóxi de alta resistência: As estruturas de suporte são geralmente fornecidas durante a impressão 3D com uma resistência à flexão de ~ 100MPa e resistência a altas temperaturas (~ 80-120 °C).

Pontos fortes: Robusto, adequado para componentes funcionais.

Fraquezas: Alta taxa de encolhimento e odor pungente.

3. Materiais termoendurecíveis (Tecnologia SLS)

• Nylon (PA12/PA66):Alta resistência (resistência à tração ~ 150MPa), resistência ao desgaste, boa estabilidade química.

Pontos fortes: Sem estrutura de suporte, adequada para uso prolongado de componentes.

Fraquezas: Alta absorção de umidade, fácil envelhecimento.

• TPU (poliuretano termoplástico):Ultra-flexível (deformação à tração > 300%), baixa temperatura (-40 °C), resistente ao desgaste, resistência ao óleo, resistência a solventes.

Pontos fortes: Boa suavidade, bom desempenho de absorção de choque.

Pontos fracos: Baixa precisão de impressão, fácil empenamento das bordas.

Que tipo de filamento tem o melhor desempenho em resistência?

Se a resistência à tração de 120-140 MPa for um indicador definitivo (60% maior que o nylon convencional),nylon reforçado com fibra de carbono(como substrato PA66 / PA12) é a melhor opção parafilamentos de plástico. Este material atinge um equilíbrio de resistência e tenacidade por meio de efeitos sinérgicos de fibra de carbono (geralmente 15-30% de peso) e náilon, conforme manifestado por:

Vantagem de resistência à tração

1. Faixa de resistência: 120-140 MPa (cerca de 80-120 MPa para nylon puro tradicional), atendendo aos requisitos de cenários de alta intensidade.

2. Mecanismos de aumento de força:

• Otimização da orientação da fibra: As fibras de carbono são dispostas ao longo da direção de impressão para formar um caminho contínuo de transmissão de tensão.
• Aprimoramento da interface: melhore a adesão da fibra à matriz e reduza o deslizamento da interface por modificação química, como agentes de acoplamento de silano.

Principais limitações: requisitos de material do bico

1. Necessidade de extinguir o bico de aço: A fibra de carbono tem dureza extremamente alta (dureza Mohs ~ 6-7) e desgasta rapidamente os bicos de latão durante a impressão (dureza ~ 2-3), fazendo com que os tamanhos dos poros aumentem ou fiquem bloqueados, geralmente dentro de 20 horas.

2. Solução: ABicos de aço temperado(como H13 ou SKD61) deve ser usado, com uma dureza superficial de HRC58-62.

Que tipo de filamento pode suportar a alta temperatura do motor de um carro?

Em condições extremas de calor, comomotores de automóveis(que normalmente operam temperaturas de 200 a 300 graus Celsius), os filamentos impressos em 3D que podem suportar altas temperaturas devem atender aos requisitos de resistência à temperatura, estabilidade mecânica e resistência química. A seleção e análise técnica dos materiais elegíveis são as seguintes:

1.PEEK (polieteretercetona)

• Resistência à temperatura: 343 ° C, deformação térmica 315 ° C, uso a longo prazo até 250-300 ° C.
• Super resistência química (resistência à corrosão de combustível e refrigerante), adequada paraa fabricação de vedações de circuitos de óleo e tubulações de alta temperatura.
• Alta resistência mecânica (resistência à tração ~ 140MPa), autolubrificação, reduz as perdas por atrito.

2. Nylon reforçado com fibra de carbono / ácido polilático

• Resistência à temperatura: modificada com uma estrutura de anel de benzeno, a resistência máxima à temperatura é de 280 ° C (cerca de 160 ° C para materiais tradicionais de fibra de carbono). A enxertia plasmática triplicou a vida útil antioxidante do material a 280 ° C.
• Resistência à tração 420MPa, de pouco peso (densidade 1.4g/cm3), apropriado paracomponentes leves do motorcomo elos de pistão. Custa menos e tem melhor compatibilidade de processo do que os metais.

Como evitar que o filamento de nylon absorva umidade?

Armazenamento selado: proteção científica com saco de vácuo e secadores

1. Trabalho de preparação

• Corte e lave: Cortefilamento de nylonem segmentos curtos (para evitar emaranhamento) e coloque-os em um saco de vácuo limpo e sem poeira.
• Seleção de dessecante:

Armazenamento a longo prazo: Use um dessecante de peneira molecular 3A (até 25% do seu peso na capacidade de absorção de umidade e até 6 meses de vida útil).

Emergência de curto prazo: Substituição de sacos de secagem de silicone de grau alimentício (a serem substituídos mensalmente).

2. Embalagem a vácuo

• Técnica de bombeamento a vácuo: Use uma bomba de vácuo para puxar o ar para fora do saco completamente, garantindo que o teor de umidade esteja abaixo de 15% RH (as bombas de vácuo domésticas também podem atender às necessidades básicas).
• Proteção dupla: Se as condições permitirem, enrole uma folha de alumínio ao redor do saco de vácuo para impedir a infiltração de umidade externa.

3. Requisitos do ambiente de armazenamento

• Controle de temperatura e umidade: Armazene em local fresco e com sombra (temperatura ideal 15-25 ° C, umidade<40% UR), longe de áreas de alta umidade, como banheiros e cozinhas.
• Assistência de equipamento:Recomenda-se o uso de um desumidificador (precisão de controle de umidade ± 5%) em ambientes industriaise a função de desumidificação do ar condicionado podem ser usados em casa.

• Diferentes tipos de diferenças de armazenamento de nylon:

  Tipo de nylon	Taxa de absorção de umidade (50% RH)	Sensibilidade	Ciclo de selagem sugerido
  PA6 (Nylon 6)	12-15%	alto	≤ 3 meses
  PA66 (Nylon 66)	8-10%	centro	≤ 6 meses
  PA12 (Nylon 12)	10-12%	Abaixar	≤ 12 meses

Plano de desidratação de emergência: opere o forno a 80°C com precisão

1. Cenário

Os filamentos de nylon são expostos à umidade e precisam ser rapidamente restaurados às suas propriedades.

2. Etapas operacionais

• Pré-tratamento: Espalhe os fios úmidos uniformemente em uma assadeira (evite o acúmulo e garanta a ventilação).
• Controle de temperatura:

Forno dedicado: Aqueça o forno a 80° C/gás 6 e coloque num tabuleiro antes de pré-aquecer.

Restrição PA6: Não assar em altas temperaturas! Mude para um secador de ar de baixa temperatura a 40-60 °C (é necessária agitação contínua ou inversão dos filamentos).

Teste de resfriamento: Após a secagem, coloque a temperatura ambiente (para evitar rachaduras por tensão devido ao resfriamento repentino) paraVerifique se a superfície está seca e uniforme.

3. Princípios técnicos

• Resistência a altas temperaturas: As cadeias moleculares contêm átomos de cloro, que são quimicamente estáveis em altas temperaturas e não são suscetíveis à oxidação ou amarelecimento.
• Fragilidade do PA6: A falta de elemento cloro e as altas temperaturas podem causar quebra da cadeia e reações de oxidação, levando ao amarelecimento e diminuição da resistência.

4. Medidas preventivas

• Duração do cozimento: Muito tempo de cozimento pode fazer com que o nylon fique quebradiço. As amostras são recomendadas para testes a cada 2 horas.
• Solução alternativa: Se não houver forno, use um desumidificador industrial (umidade<30% UR) para ciclar e secar por 12-24 horas.

Qual é o melhor PETG para uso externo?

1. Oo melhor filamento PETGem ambientes externos extremos com altas temperaturas, raios UV, umidade ou poeira devem ter as seguintes características:

• Envelhecimento anti-UV: Adicione absorvedores de UV (como negro de fumo ou estabilizadores HALS) para evitar amarelecimento e fragilidade devido à exposição prolongada.
• Tolerância de temperatura de ampla faixa: ≥ ponto de fusão de 260 ° C, até 280 ° C a curto prazo, flexibilidade em baixa temperatura (-30 ° C).
• Resistência à corrosão química: chuva, névoa salina, acidez fraca e alcalinidade (pH 2-12).
• Força e tenacidade: resistência à tração ≥ 60MPa, resistência ao impacto ≥ 5kJ / m (superior ao PETG comum).

2. Comparação de desempenho chave (PETG de grau comum vs. externo)

Característica	PETG comum	PETG de grau externo
Resistência UV	Ciclo de amarelecimento<6 meses	>2 anos
Faixa de resistência à temperatura	Ponto de fusão 260 ° C	Ponto de fusão 260 ° C + resistência à flutuação de temperatura
Resistência ao impacto	Impacto de entalhe Izod 5kJ/m ²	≥8kJ/m²
Taxa de absorção de umidade	≤1,5% (23 °C / 50% RH)	≤ 0,8% (nas mesmas condições)

3. Notas sobre o uso

• Otimização de parâmetros de impressão:

Temperatura de extrusão: recomenda-se 240-260 ° C (para evitar degradação devido ao superaquecimento).

Adesão entre camadas: O aumento da velocidade de impressão (≤ 40 mm/s) é apropriado para melhorar a colagem entre camadas.

• Pós-processamento:

Revestimento de superfície:Pode ser pulverizado com revestimentos de poliuretano ou acrílico para aumentar ainda mais a resistência às intempéries.

Inspeção periódica: o desempenho do material deve ser verificado a cada 6 meses para uso prolongado ao ar livre.

Quais são os principais fatores que determinam a vida em fadiga dos componentes feitos do filme de impressora 3D mais forte?

A seguir estão os principais determinantes da vida em fadiga dos componentes do filamento de impressora 3D mais forte (por exemplo, nylon reforçado com fibra de carbono/ácido lático de polietileno), combinados com as propriedades do material e otimização do processo:

Propriedades intrínsecas dos materiais

1. Orientação da fibra: A distribuição de fibras de carbono ao longo da direção de impressão (por exemplo, direção do eixo Z) podeAumente significativamente a eficiência da transferência de tensãoe reduzir a produção de trincas por fadiga.

2. Aditivos e modificadores: Os antioxidantes são usados para retardar a degradação de substâncias causadas pela oxidação em alta temperatura e aumentar a vida útil à fadiga (a 200 ° C, os antioxidantes podem dobrar sua vida útil).

Processo de impressãoParâmetros

1. Temperatura e velocidade de extrusão

• A alta temperatura (>270 ° C) leva à degradação da matriz, enquanto a baixa temperatura (<230 ° C) afeta a dispersão da fibra.
• Consistência de temperatura entre camadas: Os intervalos de impressão entre as camadas devem ser limitados a 5 a 10 segundos para evitar tensão residual devido a diferenças de temperatura (o que pode reduzir a taxa de trincas por fadiga em 40%).

2. Espessura da camada e taxa de enchimento

• Impressão em camada fina (0,1-0,2 mm):melhora a rugosidade da superfíciee reduz a concentração de tensão (aumenta a vida útil em fadiga em 25%).
• Alta taxa de enchimento (>30% de fibra de carbono): Aumenta a rigidez do material às custas de alguma tenacidade (requer otimização de preenchimento de gradiente).

3. Suporte para projeto estrutural

Suporte de grade: use a estrutura de suporte de favo de mel na área de suspensão parareduzir a concentração de tensão local(pode prolongar a vida útil em fadiga em 30%).

Membros de Desenho Geométrico e Condições de Carga

1. Otimização dos pontos de concentração de tensão

• Design de canto arredondado: Quando R ≥ 0,5 mm, o fator de concentração de tensão (Kt) pode ser reduzido para menos de 1,5 (3-5 para Kt de ângulo agudo).
• Otimização de topologia:A eliminação de materiais redundantes usando a análise de elementos finitos (FEA) permite que a carga seja distribuída uniformemente (por exemplo, o suporte de espaço da empresa LS aumenta a vida útil em fadiga em 40%).

2. Tipo de carga dinâmica

• Frequência de carga alternada: A vibração de alta frequência (maior que 100Hz) acelera a falha por fadiga e requer um projeto de amortecimento (por exemplo, agentes de endurecimento de borracha).
• Estado de tensão multiaxial: Evite tensão de cisalhamento pura ou carga de compressão de tensão alternada e dê prioridade ao projeto de um caminho de carregamento simples dominado por tensão unidirecional.

A vida em fadiga do conjunto do filamento do filamento da impressora 3D mais forte depende de três fatores principais: orientação da fibra do material, controle do processo de impressão, design geométrico e correspondência de carga. Ao otimizar a dispersão da fibra de carbono, usando impressão de alta frequência de camada fina e projetando uma estrutura centralizada resistente ao estresse, o ciclo de vida de mais de 10 semanas pode ser alcançado para atender às necessidades de cenários de ponta, comoaeroespaçoeIndústrias automotivas.

Como a empresa LS utiliza os 5 tipos de filamentos convencionais?

1. Adaptabilidade do material

Empresa LSseleciona materiais com base nas necessidades do cliente, como:

• Estágio de protótipo: Priorize PLA ou PETG (de baixo custo, entrega rápida).
• Estágio de produção: Escolha nylon ou ABS (alto desempenho, durável).
• Requisitos flexíveis: o TPU é usado para personalizar acessórios como palmilhas e vedações.

2. Tecnologia de processamento

• FDM (modelagem de deposição fundida): Adequado para PLA, ABS, PETG, Nylon (modelo de alta temperatura).
• SLS (Selective Laser Sintering): Disponível para impressão em pó de nylon para peças funcionais de alta precisão.

3. Otimização pós-tratamento

• O ABS melhora a suavidade da superfície por meio da fumigação de acetona.
• Os componentes de nylon podem exigir tratamento de desumidificação para evitar deformações.

Resumo

Existem vários tipos de filamentos impressos em 3D,Cada filamento tem diferentes requisitos de impressão e cenários de aplicação. Destes, o filamento de impressora 3D mais forte, como nylon reforçado com fibra de carbono ou PLA, é central para aplicações industriais de ponta devido à sua resistência superior e resistência ao calor. Pode ser decorado ou parcialmente funcional a um custo menor por meio de processos compostos semelhantes a metais, como PLA de aço inoxidável.

Portanto, ao escolher filamentos impressos em 3D, os usuários devem considerar as vantagens e desvantagens de vários filamentos de acordo com seus objetivos específicos de impressão, requisitos de desempenho e orçamentos de custos para encontrar os filamentos que melhor se adaptam a eles.

Disclaimer

O conteúdo desta página é apenas para referência.Énão faz qualquer representação ou garantia expressa ou implícita quanto à precisão, integridade ou validade das informações. Nenhum parâmetro de desempenho, tolerâncias geométricas, características específicas de design, qualidade e tipo de material ou mão de obra devem ser inferidos quanto ao que um fornecedor ou fabricante terceirizado fornecerá por meio da Rede Longsheng. É de responsabilidade do compradorBuscando uma cotação para peçaspara determinar os requisitos específicos para essas partes.Por favorContate-nospara maisInformação.

Equipe LS

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Perguntas frequentes

1. Qual filamento é mais seguro para alimentos?

O PLA é feito de amido de milho e é naturalmente atóxico. O PETG contém aditivos de qualidade alimentar e é resistente ao calor (ponto de fusão de 260 °C). Esses dois materiais são propriedades químicas estáveis à temperatura ambiente, não liberam substâncias nocivas facilmente.

2. Por que o PLA reforçado com fibra de carbono é chamado de filme de impressora 3D forte?

Quando as fibras de carbono são alinhadas de forma direcional, a resistência à tração pode chegar a 420MPa, muito maior do que os 60MPa do PLA regular. Através da estrutura do anel de benzeno, a resistência à temperatura é aumentada para 280 ° C (em comparação com 60 ° C no PLA normal).

3. Quais são as melhorias na tecnologia de filamentos PETG?

A extrusão da primeira camada foi aumentada em 20% para compensar o encolhimento térmico (redução do empenamento da borda) e para atingir a resistência ao frio de -30 °C (temperatura normal de fragilidade do PETG -50 °C) por modificação da copolimerização.

4. Como distinguir entre PLA comum e PLA de imitação de metal (como PLA de aço inoxidável)?

revestimento de superfície imitação de metal PLA, como níquel, imita brilho metálico, mas não tem nenhuma condutividade metálica. A densidade verdadeira do metal foi > 99% de liga de titânio 4,4 g / cm), enquanto o PLA de imitação de metal foi de apenas cerca de 92%. a resistência à tração do PLA de imitação de metal é inferior a 100MPa, muito menor do que a do metal real (>900MPa).

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