Интернет-магазин
ООО «3ДТУЛ»
$$
Россия, г. Москва, ул. Дорогобужская, д. 14, стр. 4, офис 302
Интернет-магазин
ООО «3ДТУЛ»
$$
Россия, г. Москва, ул. Дорогобужская, д. 14, стр. 4, офис 302
Всем привет, друзья, с Вами компания 3DTool!
Постепенное внедрение 3D печати в классические производственные процессы уже требует от технологии FDM не только возможности простого макетирования или прототипирования тех или иных деталей, а более глубокого взаимодействия с производственными цепочками. Речь идет даже не о прототипах, а об реальных изделиях малых серий, являющихся конечными продуктами. Отличным примером внедрения аддитивных технологий в этот процесс могут послужить, например, корпуса специализированных регистраторов в автомобилях для каршеринга, элементы корпуса и узлов различных вендинговых аппаратов и многие другие примеры. Если же перед производителем стоит задача создать прочное изделие с заданными ТТХ, без специализированных устройств и материалов не обойтись. В этой статье мы постараемся на собственном примере показать, как работать с такими материалами. А вернее с одним конкретным – пластик PEEK (или полиэфирэфиркетаном).
Как мы отмечали в одном из наших материалов ранее , PEEK специфический материал со своими сложностями и нюансами. Напомним, что:
«Примечателен данный материал в первую очередь тем, что он выдерживает высокие эксплуатационные температурные нагрузки, от -40 вплоть до 260 градусов цельсия. Точка размягчения около 300 градусов, а высокий предел прочности при растяжении и предел выносливости при изгибе, которые он сохраняет даже при воздействии высоких температур и химических веществ, делают его незаменимым в конструкциях требующих повышенных показателей прочности от материала. Так же, он может похвастаться сравнительно небольшой усадкой и обладает низкой воспламеняемостью, низкой гигроскопичностью и пригоден для контакта с пищевыми продуктами. Даже ультрафиолетовые лучи лишь изменяют цвет пластика, не влияя на его структуру.»
Как следствие всего вышеперечисленного, материал требователен к 3D принтеру, с помощью которого вы планируете им печатать. Существуют специализированные решения, заточенные специально под подобные материалы, перечислим некоторые из них:
В данной статье мы будем использовать 3D принтер Creatbot PEEK 300, благодаря его уникальной функции горячего обдува материала – «Direct Annealing System». С помощью этого инструмента можно производить преобжиг материала прямо во время печати, это мы сейчас и попробуем.
Более подробно про сам 3D принтер вы можете узнать из нашего видео обзора:
Помимо системы преобжига материала, Creatbot PEEK 300 обладает и другими необходимыми нам свойствами для печати PEEK. Например, максимальная температура нагрева печатающего блока (сопла) может достигать 500 градусов, а стол спокойно держит до 200 градусов нагрева.
При этом 3D принтер оборудован активной термокамерой с двумя зонами подогрева и возможностью нагрева воздуха внутри камеры до 120 градусов цельсия.
На стенке устройства установлен HEPA фильтр, отсекающий возможные вредные испарения, но самое главное – печатающий блок обладает системой высокоэффективного водяного охлаждения.
При этом кинематика построена на перекрестной схеме H-Bot и обеспечивает отличное качество поверхности.
Что ж, давайте попробуем что-нибудь напечатать.
Сам по себе Полиэфирэфиркетон (PEEK) не гигроскопичен, однако в некоторых условиях даже внутри герметично закрытого пакета возможно образование конденсата, поэтому после распаковки материала для начала его необходимо подержать на открытом воздухе, или в сушильной камере.
Creatbot PEEK 300 как раз обладает специальным отсеком для материала на дне которого установлен нагревательный элемент. Так что просто устанавливаем материал на держатель катушки и включаем подогрев. Пока выполняется подготовка к печати, катушка как раз просушится и будет готова к 3Д печати.
Далее подготовим 3D принтер к печати.
Для начала убедимся, что емкость системы водяного охлаждения заполнена водой на достаточном уровне.
Далее, нам необходимо провести калибровку 3D принтера и при необходимости отрегулировать плоскость стола. Карту высот можно составить автоматически с помощью функции авто-калибровки. При необходимости вы можете подкрутить регулировочные винты под консолью стола. Делать это строго рекомендуется на прогретом столе. Калибровка принтера перед печатью обязательна, т. к. необходимо обеспечить материалу максимально возможное прилегание к поверхности. При необходимости можно даже немного уменьшить оффсет на первом слое.
Следующий этап – преднагрев 3D принтера. Необходимо установить температуру стола на 150-160 градусов, а сопла на 400-420, при этом так же необходимо прогреть камеру принтера. Температура камеры также устанавливается через интерфейс сенсорного дисплея (Справа).
Пока устройство прогревается, давайте посчитаем нашу 3D модель.
3D принтер Creatbot PEEK 300 использует фирменный слайсер Creatware построенный на базе Cura 15.04.06, однако версия программы от Creatbot довольно существенно доработана. Помимо базовых доработок, П.О. так же содержит профили всей линейки устройств Creatbot, PEEK 300 не исключение.
Устанавливаем самую последнюю версию с сайта или флешки устройства, в нашем случае это Creatware V6.5.1 и ищем там искомую модель 3Д принтера.
Не так важно, какие конкретно настройки качества 3D печати вы установите, однако наш опыт показывает, что соотношение следующих настроек - толщина слоя 0.2 – 0.25 и толщина стенки в два периметра обеспечивает достаточную прочность и спекаемость при прочих равных. Z-Hop и настройки ретракта можно оставить стандартными. PEEK довольно тягучий материал и не тянется как легкоплавкий пла или резина.
Важно обратить внимание на параметр FLOW, или коэффициент подачи пластика. В зависимости от диаметра нити установите подходящий именно вашему 3D принтеру порог. Если говорить о Creatbot PEEK 300, 98-105% должно быть достаточно.
Важно установить низкую скорость печати, чтобы материал успевал спекаться по слоям и не натягивался. Общая скорость печати не более 40 мм/с. На периметрах и верхнем/нижнем заполнении можно опустить до 30.
После того, как задача будет посчитана программой, необходимо сохранить файл на USB флешке и подготовить поверхность нагревательного стола к печати .
На прогретый стол необходимо будет нанести подходящий адгезив, т. к. в качестве поверхности для нагревательного стола в Creatbot Peek300 используется карбоновая пластина, лучшим вариантом в данном случае будет PVA клей карандаш. Исходя из нашего предыдущего опыта печати PEEK, Ultrax и другими высокотемпературными материалами лучше всего показывает себя в этой роли клей марки Kores.
После того как температура в камере стабилизировалась, мы нанесли адгезив, а катушка достаточно просушилась в камере, можно начинать печать.
Итак, процесс печати запущен, пришло время немного поговорить об особенностях 3D печати и постобработки полиэфирэфиркетана (PEEK).
Полиэфирэфиркетан очень капризный материал, при печати малейшие колебания температуры могут приводить к некорректной кристализации и сказываться на результате печати. Очень важно, чтобы датчик температуры экструдера принтера был хорошо откалиброван, а внешняя среда не остывала до завершения процесса. После печати PEEK необходимо обжигать специальным образом, на табличке сверху можно увидеть температурные интервалы для обжига изделий.
Однако Creatbot PEEK 300 оборудован специальной системой горячего обдува, благодаря которой можно частично сократить время запекания и ее схему.
Регуляторы под дисплеем управления как раз отвечают за температуру горячего обдува системы «Direct Annealing System». Материал проходит две стадии кристализации – в момент выхода из сопла и сразу после этого попадая в горячую среду, дополнительно обдуваемую из специальных сопел.
Тем временем Creatbot PEEK 300 закончил процесс печати, и мы можем проверить все ли получилось.
Кстати, при печати на рафте, важно учитывать параметры зазора между рафтом и телом модели. Оптимальное расстояние не более 0.07 мм. Тогда поддержки будут отходить достаточно легко, а модель не будет отрывать от рафта.
Касательно изделия можно сказать, что печать удалась. Отсутствие явных цветовых переходов и равномерный кофейно – бежевый цвет говорит о правильно протекшем процессе.
Деталь не расходится по слоям и ровно лежит на столе.
Однако выполнить дополнительный обжиг все же необходимо.
Правильный обжиг материала после печати необходимо производить в специальной муфельной печи, или мощных промышленных сушильных шкафах, но если обеспечить изделию ровную температуру опустив ее в сухую сыпучую среду, например кварцевый песок, после чего разместить в двухтеновом гриле (который мы уже использовали для похожих целей ранее), можно добиться неплохого результата, именно это мы сейчас и проделаем.
Для начала насыпаем песок на дно, чтобы изолировать металлическую поверхность емкости.
Далее размещаем изделие и ровным слоем засыпаем его песком со всех сторон.
Размещаем емкость в наш импровизированный нагревательный шкаф и выполняем обжиг согласно упрощенной схеме:
4 часа держим при температуре 90С,
В течение 1 часа последовательно нагреваем до 120С,
Держим 120 градусов 3 часа,
Далее в течение 1 часа нагреваем до 150С,
Затем 8 часов держим температуру на этой отметке,
В течение 2 часов нагреваем до 200С,
Держим эту температуру в течение 4х часов
И наконец отключаем нагрев, ожидаем остывания до комнатной температуры внутри камеры.
После чего емкость можно извлечь .
Теперь высыпаем песок и оцениваем наше изделие. Как видите, цвет изменился и стал более светлым (сравниваем на втором фото с другой, не обработанной деталью) Это говорит о том, что процесс выполнился правильно.
По ощущениям пластик стал гораздо тверже и менее гибким, однако в наших условиях произвести соответствующий тест на прочность и проверить это опытным путем невозможно.
Тем не менее, эксперимент можно считать удачным! Даже в относительно кустарных условиях с помощью систем Creatbot PEEK 300 мы упростили печать и постобработку полиэфирэфиркетана и получили требуемый результат!
При использовании пластика PEEK в 3Д печати, необходимо соблюдать правильную последовательность процесса, выдерживать жесткие температурные требования и в точности соблюдать все процедуры постобработки с этапами длительного нагрева и охлаждения материала.
Этот материал крайне требователен к конструкции и возможностям 3D принтера. Более того, требования к последующему запеканию могут увеличивать процесс производства изделия в разы, вплоть до 90 часов после непосредственной 3Д печати, к счастью, с такими системами как «Direct Annealing System», это время можно существенно сократить до 25 – 30 часов, благодаря оптимизации процесса. Компания Creatbot при создании модели Creatbot PEEK 300 учитывала всю специфику работы с этим материалом и создала платформу, идеально справляющуюся с поставленной задачей. Более того, обладая двумя печатающими блоками c системой автоматического переключения сопел, 3D принтер Creatbot PEEK 300 может печатать сложные геометрические объекты из этого материала с применением растворимых поддержек из HIPS.
Подводя итог, можно сказать, что 3D печать таким высокотемпературным материалом как PEEK на специально подготовленном для этого оборудовании довольно прост при условии соблюдения вышеописанных условий.
При этом материал сохраняет все свои положительные качества, такие как прочность, стойкость к температурам и функциональность.
А на этом у нас все! Спасибо за внимание.
Приобрести 3D принтер Creatbot PEEK-300 вы можете в нашей компании. Мы являемся официальным дистрибьютором завода производителя по продаже и сервису оборудования CreatBot-3D на территории России.
Совершить заказ, или связаться с нами по другим вопросам, вы можете:
Не забывайте подписываться на наш YouTube канал :
Вступайте в наши группы в соц.сетях:
Подпишитесь на последние обновления и узнавайте о новинках и специальных предложениях первыми