Для производственных предприятий инженерные пластики для 3D печати открывают возможности создавать прочные, термо- и химически стойкие детали, быстро изготавливать функциональную оснастку и запускать мелкие партии без вложений в дорогостоящие пресс-формы. Но с этими материалами есть свои особенности работы и печатать ими сложнее, чем базовыми PLA и PETG.
В статье расскажем, какие сложности возникают с инженерными материалами и их композитами, и как их избежать.
Зачем использовать инженерные материалы
Инженерные пластики применяются там, где базовые материалы PLA и PETG, уже не справляются. Они обеспечивают большую прочность, термостойкость, устойчивость к ударам, трению и нагрузкам и позволяют изготавливать детали, пригодные для эксплуатации:
ABS и ASA подходят для изготовления корпусов, оснастки и сборочных элементов. Они выдерживают удары и вибрации, а ASA дополнительно устойчив к ультрафиолету (УФ) и подходит для уличного применения.
ABS+CF (Formax) — армированный композит для задач, где важны жесткость, стабильность и температурная стойкость. Идеален для крепежных элементов, производственных шаблонов.
Поликарбонат (PC) применяется для ударопрочных корпусов и защитных кожухов, особенно в условиях перепадов температур — от -40 °C до +130 °C.
PA6+CF (Ultrax) — прочный и износостойкий композит для втулок, рычагов и других деталей с трением, кручением и постоянной нагрузкой.
PA12+CF (Printamid) похож на PA6+CF, но проще в печати, также подходит для функциональных деталей.
*PA6+CF и PA12+CF — высокотемпературные филаменты, способные работать при температурах до 150 °C.
TPU, TPE, PP и их композиты используют там, где нужна гибкость, амортизация и устойчивость к многократным деформациям — для уплотнителей, демпферов и соединительных элементов.
ABS+CF (Formax) — армированный композит для задач, где важны жесткость, стабильность и температурная стойкость. Идеален для крепежных элементов, производственных шаблонов.
Поликарбонат (PC) применяется для ударопрочных корпусов и защитных кожухов, особенно в условиях перепадов температур — от -40 °C до +130 °C.
PA6+CF (Ultrax) — прочный и износостойкий композит для втулок, рычагов и других деталей с трением, кручением и постоянной нагрузкой.
PA12+CF (Printamid) похож на PA6+CF, но проще в печати, также подходит для функциональных деталей.
*PA6+CF и PA12+CF — высокотемпературные филаменты, способные работать при температурах до 150 °C.
TPU, TPE, PP и их композиты используют там, где нужна гибкость, амортизация и устойчивость к многократным деформациям — для уплотнителей, демпферов и соединительных элементов.
На практике именно при работе с этими материалами возникает наибольшее количество вопросов, если не учитывать их особенности.
Почему инженерные пластики вызывают сложности
Гигроскопичность и необходимость регулярной сушки
Все пластики впитывают влагу, инженерные материалы — особенно сильно. Это приводит к:
- появлению пропусков материала на детали;
- появлению нитей на деталях;
- расслоению;
- засорению сопел, канала подачи и прекращению подачи.
В итоге это приводит к потере прочности детали, некачественному внешнему виду/браку, необходимости обслуживания оборудования и затрате материала и времени.
Например, PA6+CF может менее чем за несколько часов набрать критический уровень влаги на открытом воздухе. И даже если материал был тщательно высушен перед печатью, открытая катушка стремительно впитывает влагу снова. В итоге вы прямо на детали видите, где печать шла просушенным материалом, а где он начал набирать влагу.
Как правильно:
Обязательно просушить материал перед печатью, высоко гигроскопичными материалами печатать напрямую из сушильной камеры.
Высокие требования к температуре подогреваемой платформы и сопла
Высокотемпературные пластики требуют более высоких температур сопла и подогреваемой платформы. Если, например, для работы с PETG будет достаточен нагрев сопла до 220−250°C, а платформы до 60−80°C, то:
- ABS: 240−270°C для сопла и 90−110°C для платформы;
- PC: 270−310°C для сопла и 110−120°C для платформы;
- PA6+CF: 300−310°C для сопла и 120−135°C для платформы.
Недостаточный нагрев сопла снижает прочность деталей, перегрев вызывает деструкцию материала. Недогрев платформы приводит к отлипанию деталей.
Как правильно:
Убедитесь, что оборудование стабильно держит рабочие температуры выбранного материала с небольшим запасом.
Для инженерных материалов часто требуются специальные адгезивы, которые наносятся на платформу перед печатью. Всегда используйте адгезив, соответствующий типу материала. В противном случае детали будут отлипать, несмотря на правильно подобранные температуры.
Необходимость активной термокамеры
Инженерные материалы требуют не только высоких температур сопла и подогреваемой платформы, но и поддержания определенной температуры в зоне печати. Это решается за счет активной термокамеры, которая поддерживает температуру в зоне печати в заданных значениях.
Почему это важно?
У инженерных материалов высокая температура стеклования (Tg) — это тот порог, ниже которого материал становится твёрдым. В этом случае важно поддерживать температуру окружающей среды близкой к Tg, чтобы избежать возникновения в детали избыточных внутренних напряжений, которые приводят к деформациям, растрескиваниям и потере прочности.
У инженерных материалов высокая температура стеклования (Tg) — это тот порог, ниже которого материал становится твёрдым. В этом случае важно поддерживать температуру окружающей среды близкой к Tg, чтобы избежать возникновения в детали избыточных внутренних напряжений, которые приводят к деформациям, растрескиваниям и потере прочности.
Если 3D принтер не поддерживает температуру в камере, крупные детали из, например, ABS, PC или армированных полиамидов почти всегда отлипают или трескаются, независимо от того, насколько точно настроены температуры сопла и стола.
Как правильно:
Используйте 3D принтер с активной термокамерой выше 80 °C (температура ниже 80 °C уже имеет сильно ограниченную эффективность, особенно при работе с нейлонами, ABS, PC и прочими тех. материалами), не открывайте дверцу и не выключайте подогрев до окончания печати и полного остывания изделия.
Абразивность композитных материалов
Пластики, наполненные стекло- или углеволокном, обладают высокой абразивностью — они быстро изнашивают латунные сопла и могут повредить элементы оборудования, которые с ними контактируют.
Например, латунное сопло диаметром 0,5 мм может увеличиться до 0,7 мм уже через несколько часов печати, а это приводит к дефектам на поверхности изделия и браку печати.
Как правильно:
Используйте износостойкие сопла и регулярно проверяйте их состояние. Убедитесь, что элементы оборудования предназначены для работы с абразивными материалами.
Подытожим
Если вы планируете начать работу с инженерными пластиками и хотите получать пригодные к эксплуатации изделия, а не терять деньги на браке и простоях, важно подобрать оборудование, отвечающее требованиям к печати выбранными материалами:
- Температурные режимы: сопло и платформа должны стабильно работать в диапазоне температур, подходящем для выбранных материалов.
- Активная термокамера выше 80°C: обязательна для предотвращения отлипания, растрескивания и брака изделий.
- Система сушки и подачи: материал должен быть предварительно высушен и защищён от влаги во время печати для обеспечения качества и прочности деталей.
- Износостойкие узлы: узлы оборудования, контактирующие с наполненным абразивным прутком, должны выдерживать длительную работу без износа.
Будет отлично, если производитель оборудования может предоставить рекомендации и настройки для работы с определенным типом материала, провести обучение и выполнить тестовую печать нужным материалом.
PICASO 3D Optimum — комплексная система для печати инженерными пластиками
Optimum — это система, разработанная специально для стабильной и надёжной работы с инженерными материалами; содержит в себе:
- Модуль 3D-печати с активной термокамерой до 90 °C;
- Два встроенных модуля сушки и изолированные каналы подачи;
- Программное обеспечение Polygon X с готовыми профилями печати для инженерных материалов;
- Пусконаладочные работы и профессиональное обучение персонала;
- Оперативная техническая поддержка в России.
Что делать дальше?
Если вы планируете начать работу с инженерными пластиками и хотите избежать типовых ошибок — мы готовы помочь.
- Поможем выбрать материал под вашу задачу;
- Проведём тестовую печать;
- Проконсультируем по настройке процесса и выбору оборудования.
Запишитесь на бесплатную консультацию с инженером PICASO 3D: получите рекомендации, основанные на реальной практике промышленной печати.
Часто задаваемые вопросы:
Что такое инженерные пластики в 3D-печати?
Инженерные пластики — это материалы с повышенной прочностью, термостойкостью и устойчивостью к химическим и механическим нагрузкам. К ним относятся ABS, ASA, PC, полиамиды PA6, PA12, TPU, TPE, PP и их композиты. Они позволяют изготавливать функциональные детали, пригодные для эксплуатации в сложных условиях.
Инженерные пластики — это материалы с повышенной прочностью, термостойкостью и устойчивостью к химическим и механическим нагрузкам. К ним относятся ABS, ASA, PC, полиамиды PA6, PA12, TPU, TPE, PP и их композиты. Они позволяют изготавливать функциональные детали, пригодные для эксплуатации в сложных условиях.
Зачем использовать инженерные материалы, если есть PLA и PETG?
PLA и PETG подходят для макетов и простых изделий, но не выдерживают высоких температур, нагрузок и агрессивных сред. Инженерные пластики обеспечивают долговечность, устойчивость к ударам, вибрациям и износу, что делает их оптимальным выбором для промышленного применения.
PLA и PETG подходят для макетов и простых изделий, но не выдерживают высоких температур, нагрузок и агрессивных сред. Инженерные пластики обеспечивают долговечность, устойчивость к ударам, вибрациям и износу, что делает их оптимальным выбором для промышленного применения.
Почему печатать инженерными материалами сложнее?
Они требуют высокой температуры сопла и платформы; активной термокамеры от 80 °C и выше; предварительной и постоянной сушки; износостойких узлов оборудования. Нарушение любого из этих условий ведёт к браку и потерям.
Они требуют высокой температуры сопла и платформы; активной термокамеры от 80 °C и выше; предварительной и постоянной сушки; износостойких узлов оборудования. Нарушение любого из этих условий ведёт к браку и потерям.
Нужно ли сушить инженерные материалы перед печатью?
Да, обязательно. Полиамиды, поликарбонат и их композиты быстро впитывают влагу, что вызывает пузырьки, расслоение, потерю прочности и засоры сопел. Печатать такими материалами лучше всего прямо из сушильной камеры.
Да, обязательно. Полиамиды, поликарбонат и их композиты быстро впитывают влагу, что вызывает пузырьки, расслоение, потерю прочности и засоры сопел. Печатать такими материалами лучше всего прямо из сушильной камеры.
Почему важна активная термокамера?
Поддержка стабильной температуры в зоне печати предотвращает деформации, растрескивания и отлипание деталей, особенно у ABS, PC и армированных полиамидов. Без подогреваемой камеры крупные изделия почти всегда идут в брак.
Поддержка стабильной температуры в зоне печати предотвращает деформации, растрескивания и отлипание деталей, особенно у ABS, PC и армированных полиамидов. Без подогреваемой камеры крупные изделия почти всегда идут в брак.
Какие сопла нужны для армированных материалов?
Композиты с угле- и стекловолокном абразивны и быстро изнашивают латунные сопла. Для них нужны специальные закалённые сопла и регулярный контроль их состояния.
Композиты с угле- и стекловолокном абразивны и быстро изнашивают латунные сопла. Для них нужны специальные закалённые сопла и регулярный контроль их состояния.
Какое оборудование подходит для инженерных пластиков?
3D принтер должен иметь износостойкие узлы и обеспечивать: температуру сопла до 300 °C и выше; нагрев платформы до 120−135°C; нагрев камеры печати; возможность сушки материала и подачи из сушки. Желательно, чтобы производитель предоставлял готовые профили печати и обучение.
3D принтер должен иметь износостойкие узлы и обеспечивать: температуру сопла до 300 °C и выше; нагрев платформы до 120−135°C; нагрев камеры печати; возможность сушки материала и подачи из сушки. Желательно, чтобы производитель предоставлял готовые профили печати и обучение.
Можно ли сразу начать серийную печать инженерными материалами?
Нет. Перед запуском важно провести тестовую печать, проверить совместимость оборудования и материала, оценить прочность и точность изделия, скорректировать настройки при необходимости и только после этого переходить к серии.
Нет. Перед запуском важно провести тестовую печать, проверить совместимость оборудования и материала, оценить прочность и точность изделия, скорректировать настройки при необходимости и только после этого переходить к серии.
