Oglekļa šķiedras pastiprināta PPS kā alternatīva palūkošanai

Rūpnieciski lietojumi inženiertehniskajiem termoplastikām, piemēram, PC un augstas veiktspējas termoplastikas, piemēram, PEEK, aug. 3D drukātajā kvēldiega formā šie materiāli piedāvā vieglu alternatīvu tādiem metāliem kā tērauds un alumīnijs tādās rūpniecības nozarēs kā aviācijas un enerģija. Šīs augstas veiktspējas plastmasas pastiprināšana ar piedevām var vēl uzlabot to sniegumu. Piemēram, īsās sagrieztās oglekļa šķiedras palielina izturību un stīvumu, un tās var pievienot zemas līdz vidējas cenas inženierzinātņu plastmasai, kā arī augstas veiktspējas plastmasai. Kamēr 3D printera sprausla var apstrādāt abrazīvus materiālus, šos kompozītus var izdrukāt tāpat kā parasto termoplastiku. Galvenais trūkums augstas veiktspējas kompozītiem, piemēram, pastiprināta PEEK, ir nepieciešamās 3D drukas aparatūras augstās izmaksas. Šiem materiāliem ir nepieciešama ārkārtīgi augsta ekstrūzija un kameras temperatūra, un pareizās aparatūras (bieži vien sešu ciparu diapazonā) cena bieži kompensē plastmasas 3D drukāšanas tehnoloģijas vispārējās izmaksu priekšrocības.

Kas ir PPS?

Polifenilēna sulfīds (PPS) ir daļēji kristālisks termoplastisks, ko var klasificēt kā augstas veiktspējas plastmasu kopā ar tādiem materiāliem kā PEEK un PEI. Salīdzinot ar standarta un inženiertehnisko termoplastiku, un tas ir liesmas slāpētājs. Tomēr tā vēlamākā īpašība ir lieliskā ķīmiskā izturība: PPS ir izturīgs pret daudzām skābēm, bāzēm, šķīdinātājiem un dažiem spēcīgiem oksidējošiem līdzekļiem (noteiktos apstākļos). Var būt nepieciešami spēcīgiem oksidētājiem, piemēram, hlora dioksīdam, pārklājumiem vai oderējumiem. Sakarā ar vēlamajām īpašībām un labvēlīgo cenu salīdzinājumā ar PEK, PPS ir plašs pielietojumu klāsts dažādās nozarēs. Tās mehāniskās un ķīmiskās īpašības padara to noderīgu automobiļu, enerģijas un ķīmiskās apstrādes apstrādē, savukārt tās liesmas palēnināšanās un pašizpārdošanas īpašības padara to par izvēlēto materiālu elektriskiem un elektroniskiem komponentiem, piemēram, SMT ierīcēm, motoru apvalkiem un tranzistora blīvēm. Ne tikai iespaidīgs no termoplastiskā viedokļa, bet PP bieži izmanto kā patiesu alternatīvu tādiem metāliem kā tērauds un alumīnijs. Tā termiskā stabilitāte un lieliskā ķīmiskā izturība ļauj to izmantot skarbā ķīmiskajā vidē, savukārt tā izturība pret koroziju un automobiļu šķidrumu iedarbība ir ievērojama.PPS kā kompozītmateriāla kārtība, lai palielinātu izturību un stingrību, PPS var pastiprināt ar piedevām šādām piedevām, piemēram, piedevām, šādām piedevām, piemēram, piedevām, piemēram, piedevām, piemēram, piedevām. kā īslaicīgas oglekļa šķiedras vai stikla šķiedras, veidojot kompozītus. Faktiski PPS biežāk tiek pārdots kā "piepildīts" materiāls nekā neaizpildīts. Pēc pētnieku domām, "oglekļa pievienošana var ievērojami uzlabot mehāniskās īpašības, triboloģiskās īpašības, strukturālo integritāti pēc ugunskura un ... PPS maisījumu un kompozītmateriālu elektriskā/siltuma vadītspēja".

Ar oglekļa šķiedru pastiprinātu PP var izmantot lietojumprogrammās, kas līdzīgas neaizpildītai PP. Tomēr uzlabotās mehāniskās īpašības padara to par piemērotu materiālu komponentiem, piemēram, instrumentiem, finieriem un armatūrai.PPS kompozītmateriāli ir īpaši labi piemēroti rūpnieciskai FFF piedevu ražošanai, jo šie 3D printeri nespēj izdrukāt materiālus, piemēram, tīru oglekļa šķiedru.

3D drukāšanas PPS

PPS, gan neaizpildīts, gan saliktā formā, piedāvā diezgan dzīvotspējīgu ceļu uz 3D drukas augstas veiktspējas termoplastiskām detaļām. To padara iespējamu ar drukas temperatūru aptuveni 320 ° C, kas ir augsta, bet nav īpaši augsta.

Kaut arī ekstrūzijas temperatūra 320 ° C pārsniedz lielāko daļu FFF 3D printeru iespējām, tā ir ievērojami zemāka par ~ 400 ° C, kas nepieciešama 3D drukāšanai. (PEEK prasa arī ļoti augstu kameras temperatūru.) Rezultātā PPS daļas ir mazāk izturīgas pret temperatūru nekā PEEK detaļas, bet tās joprojām var izmantot prasīgos lietojumos līdz ~ 230 ° C. 3D printera tips, kas nepieciešams PPS drukāšanai, ir kaut kur starp rūpniecisko FFF printeri un specializētu augstas temperatūras FFF printeri. Uzticami ražošanas līmeņa printeri maksā apmēram 10 000 USD, savukārt vismodernākās augstas temperatūras mašīnas, piemēram, Stratasys Fortus 450MC, maksā apmēram 150 000 USD, kas SMB var būt pārmērīgi dārgi. Drukājot ar oglekļa šķiedru pastiprinātu PP, papildus temperatūrai jāņem vērā arī drukas galviņas izturība, jo īsās sagrieztās šķiedras ir abrazīvākas nekā termoplastiskā substrāts un tāpēc var sabojāt vienkāršu misiņa aparatūru. PPS piemērota virsma ir PEI loksne, un drukas gulta ir uzkarsēta līdz aptuveni 80 ° C. Sarežģītām 3D drukātām PPS detaļām, kas iespiestas uz diviem ekstrūdeņiem, materiāls ir savietojams ar PVA pamatmateriālu. 3D drukātie PPS, kas pastiprināti ar oglekļa šķiedru, ir piemērota tādām lietojumiem kā funkcionāla prototipēšana, liešanas instrumenti un citi procesi, kā arī ražošanas līdzekļi, piemēram, armatūra. Nozares, kas izmanto pastiprinātus PPS pavedienus, ietver autobūves, dzelzceļa un kosmosa. Jaunas augstas veiktspējas, lētu piedevu ražošanas sistēmas ļauj vairāk lietotāju 3D izdrukāt ar PPS. Piemēram, Ultimaker Factor 4, kas sākas ar nosūtīšanu 2024. gada maijā, ir ļoti nobrāzumiem izturīgs drukas kodols, kas spēj drukāt temperatūrā līdz 340 ° C-pietiekami, lai izdrukātu oglekļa šķiedras pastiprinātu PP un daudzus inženiertehniskos termoplastikas. Mūsdienu sistēmas, piemēram, 4. faktors, ir unikālas ar to, ka tās ir novietotas vidējā tirgū. Neskatoties uz spēju izdrukāt patiesi augstas veiktspējas materiālus, piemēram, ar oglekļa šķiedru pastiprinātiem PP, faktors 4 cena ir lielāka pēc tipiska profesionāla pakāpes darbvirsmas 3D printera nekā augstas temperatūras PEEK 3D printera. Lai apmierinātu lietotāju vajadzības tādās nozarēs kā elektronika un automobiļu, Ultimaker ir arī izstrādājis savu saliktu materiālu, Ultimaker PPS CF, īpaši izmantošanai ar faktoru 4. un drukāšanas vieglums. Printera un materiāla kombinācija arī sasniedz lielisku izmēru precizitāti ar minimālu saraušanos, salīdzinot ar PEEK. Tāpat kā citi oglekļa šķiedras PPS materiāli, arī Ultimaker PPS CF ir ļoti ieteicams funkcionālai prototipēšanai un netiešai komponentu ražošanai, taču tā lieliskā ķīmiskā un karstuma izturība paver ceļu plašam lietojumprogrammām, ieskaitot galapatēriņa daļas. Ultimaker formulētais PPS-CF ir liesmas-aizkavēts (V0-94) un garantē zemu ķiploku lielās daļās, padarot to par labu atbilstību citiem PPS CF pavedieniem. Ultimaker formulētais PPS-CF ir liesmas palēninātais (V0-94) un garantē arī zemu ķiveri lielās daļās, atšķirot to no citiem PPS CF kvēldiegu piegādātājiem.

Galvenās lietojumprogrammas sastāvdaļas ir:

Gaisa transporta stiprinājumi

Šis kronšteins tiek izmantots, lai droši piestiprinātu gaisa kravu vai droši ielādētu komponentus AirFreight paketē. Tāpēc tam jābūt izturīgam pret temperatūru, ļoti izturīgu un stabilu, kā arī izturīgu pret ķīmiskām vielām - piemērošanas prasības var izpildīt ar PPS sk. Vēl viena piedevu ražošanas priekšrocība ir tā, ka dizainu var pielāgot iteratīvi un, pateicoties izmantotajiem materiāliem, visas iterācijas var izpildīt nepieciešamos sertifikātus.

Augstspiediena sūkņa vārsti

Šāda veida sūkņa vārsts ir uzstādīts vilcienos, kas pārvadā šķidrumus vai ķīmiskas vielas. Tomēr, tā kā tā ir kļuvusi par novecojušu komponentu (vairs nav ražošanas), visa sūkņa montāža ir jāmaina par aptuveni 5000 eiro apmēru. Izmantojot PPS CF, to tagad var izdrukāt 3D, tāpēc tas joprojām atbilst UL94 V0 standartam, kas nav uzliesmojams, un to var izmantot arī ar karstām skābēm.

Sensora kronšteins

Šis vienkāršais kronšteins tiek izmantots ražošanas līnijās un ap lauku, lai ātri uzstādītu sensorus, kameras vai citus nepieciešamos pagarinājumus. Prioritāšu komponentus, lai izturētu ārkārtējas kravas, ja to lieto ārpus telpām, ieskaitot laika apstākļus, trieciena pretestību vai uguns apstākļus

Jaunas iespējas

Oglekļa šķiedras pastiprinātais PPS ir augstas veiktspējas materiāls dažiem no visprasīgākajiem rūpniecības lietojumiem. Daži piedevu ražošanas gala lietotāji var uzskatīt, ka, lai sasniegtu inženiertehnisko kvalitāti, un augsta līmeņa dizaina brīvību viņiem ir nepieciešami visdārgākie materiāli un aparatūra. Tomēr Ultimaker Factor 4 un tā speciāli formulētie PPS CF materiāli liecina, ka tas vairs nav.

Jaunas iespējas

Oglekļa šķiedras pastiprinātais PPS ir augstas veiktspējas materiāls dažiem no visprasīgākajiem rūpniecības lietojumiem. Daži piedevu ražošanas gala lietotāji var uzskatīt, ka, lai sasniegtu inženiertehnisko kvalitāti, un augsta līmeņa dizaina brīvību viņiem ir nepieciešami visdārgākie materiāli un aparatūra. Tomēr Ultimaker Factor 4 un tā speciāli formulētie PPS CF materiāli liecina, ka tas vairs nav.