Barion Pixel

- Hirdetés -

Anyagkezelési útmutatás additív gyártással foglalkozó cégeknek az Essentiumtól

A mai 3D nyomtatók gyártói szabadságot és rugalmasságot követelnek ahhoz, hogy az additív gyártóberendezéseiket ugyanúgy üzemeltethessék, ahogyan a műanyagfröccsöntő gépeket és a CNC-szerszámgépeket. Ezzel a szabadsággal azonban együtt jár a megfelelő anyagválasztás kihívása is, amely alapvetően meghatározza a nyomtatott alkatrészek tulajdonságait. 

A kihívások abból adódnak, hogy műanyagalakítók közössége és a 3D nyomtatással foglalkozók között hiányzik a tudásmegosztás, az ismeretanyag átadása, illetve a szálerősítésű anyagok 3D nyomtatásához szükséges, különleges felszerelések hiánya.

Az alábbiakban néhány irányelvet közlünk az anyagválasztással kapcsolatban, és tanácsot adunk a megfelelő felszerelésekkel kapcsolatban az Ön gyártóüzemében.

A polimerekben előforduló nedvesség jelentette kihívások

A túlzott szálképződés vagy a durva felületminőség általában nedvesség jelenlétére utalnak a szálon, erősen rontják a polimer viszkozitását (a víz bizonyos polimerekre lágyítószerként hat). A nedvesség jelenlétében okozott további változások láthatatlanok. A poliésztert tartalmazó, polikondenzációs polimerek (PETG, PCTG, PLA), a poliamidok (nejlonok), a poliéter (POM) és a polikarbonátok hajlamosak a hidrolitikus lebomlásra. Ha az anyagot felhevítik (jellemzően melegalakításkor), túlzott nedvesség jelenlétekor a polimerláncok feldarabolódnak (láncszakadás) kisebb molekulatömegű darabokra. Ez nagymértékben rontja az ütésállóságot, a szakadási nyúlást, szakítószilárdságot, a szívósságot, ezért rendkívül fontos az alapanyagokat száraz helységben tárolni és a nyomtatóba adagolni.

Nedvesítés, szárítás

A nedvesség alapvetően kétféleképpen jut be a polimerek szerkezetébe: abszorpció és adszorpció útján. Az abszorpció a vízmolekulák diffúzióját jelenti a poláros polimerek rácsszerkezetébe Az adszorpció a vízmolekulák adhézióját jelenti, amikor megtapadnak a polimer felszínén, ezzel a poláros és nem poláros polimereknél egyaránt előfordul. A 3D nyomtatásnál használt, hőre lágyuló polimerek túlnyomó többsége poláros és higroszkopikus, tehát egyaránt képes a környező levegő nedvesség tartalmát mind abszorbeálni, mind adszorbeálni.

A nedvesség polimerbe jutásához hasonló folyamattal lehet onnan eltávolítani, kiszárítani. A nedvesség eredetileg azért diffundálódott a polimerbe, mert koncentrációs gradiens túl magas volt ahhoz, hogy száraz környezeti levegő diffundálódjon be a száraz polimerbe. A diffúziós folyamat megfordításához meg kell fordítani a koncentrációs gradienst: helyezze a nedvességgel teli polimert száraz környezetbe. Ez alapvetően háromféleképpen lehetséges: forró levegős szárítással, szárítószerrel vagy vákuum segítségével történő szárítással.

Módszerek az alapanyagok szárazon tartására

Nagyon fontos, hogy minden polimertípust a gyártójuk által előírt módszerrel és hőmérséklettel szárítsa ki. A túlszárítás elkerülésének legjobb módja, ha olyan tárolási módot választ, amely során a lehető legkevesebb nedvesség éri a gyantát.

- Hirdetés -

Például, új alapanyag beszerzésekor a tárolóedényt lezárva kell tartani, amíg be nem tölti egy száraz tartályba, nyomtatáshoz. Amikor készen áll a nyomtatásra, az anyagot a vákuumzáras csomagolásból a lehető leggyorsabban töltse be a tartályba egy száraz, klimatizált helységben, lehetőleg egy percen belül. Mindig kerülje el azokat a helyzeteket, amikor az alapanyagot alacsony hőmérsékleten nyitják ki, és egy melegebb, párásabb környezetbe vinnék át, hogy elkerülje a nedvesség lecsapódását a szálra.

Ha az alapanyagot elég gyorsan felhasználták, miután a száraz tartályba töltötték be, a folyamat itt véget is ér. Ez elegendő minőségbiztosítási eljárás az alapanyag szárazon tartásához, a nyomatok minősége is egységesebb lesz. Ha az alapanyagot le kell cserélni egy másik anyagtípusra, vagy ki kell cserélni egy nagyobb orsóra, hogy egy másik nyomtatást is be lehessen fejezni, akkor hagyja az alapanyagot a száraz tartályban (a rendszeres munkavégzéshez több, száraz tartály szükséges), vagy tegye bele egy nagyméretű, száraz tárolóedénybe, ilyen például az Essentium DryBox™.

Ha az alapanyagot hetekig, hónapokig a „száraz” tartályban hagyta, akkor lassan felveheti a tartályba diffundálódó nedvességet, és az erősen higroszkopikus gyantákat nyomtatás előtt célszerű újra kiszárítani egy sütőben. Az orsó valós állapotát a nedvességtartalom mérésével lehet felderíteni, ehhez tömegveszteségi (LOM), nedvességspecifikus vagy Karl Fisher titráló nedvességelemzőt kell használni.

Az alapanyag szárítása gyakran egyfajta kiegyensúlyozás

Azon polimereket is túl lehet szárítani, amelyek túlzott nedvesség hatására hidrolitikusan lebomlanak, amely rontja a megmunkálhatóságát és a késztermék tulajdonságait egyaránt. A poliamidokban nyomokban előforduló nedvesség lágyítószerként hat, és jelentősen csökkenti a gyanta olvadékviszkozitását, hogy jobb minőségű alkatrészt lehessen gyártani. Más gyanták, mint például a poliészter, gyakran kisebb molekulatömegű lágyítószereket vagy feldolgozási segédanyagokat tartalmaznak, amelyek a túlszárítás hatására eltűnhetnek.

Ha az orsó meghaladja az anyagra meghatározott nedvességtartalmat, a megfelelő eszközzel ki kell szárítani. Kevésbé kritikus anyagoknál csak szépséghibák lépnek fel, ilyenkor a szál kiszárításhoz elegendő egy konvekciós kemencét használni, ez azonban nem a legjobb módszer, különösen hosszú szárítási idő esetén a polimer degradációjához vezethet.

Az additív gyártás igényeinek megfelelő, kisméretű, szárítószeres szárítók sajnos ritkán fordulnak elő, és az áruk akár egy velük egyenértékű konvekciós kemencének a tízszerese is lehet. A piacon léteznek olyan szárítók, amik megfelelnek a célra, de a teljesítményüket meg kell vizsgálni. A nagy szakítószilárdságú, hőre lágyuló műanyagokat 100°C feletti hőmérsékleten kell szárítani, a szárítási idő és hőmérséklet csökkentésére egy vákuumkemence a legjobb megoldás, kedvező ára miatt is.

Nagyon fontos, hogy az alapanyagot csak a gyártója által megadott hőmérsékleten és az adott ideig szabad szárítani. A kemence nem alkalmas az alapanyag tárolására. Célszerű programozható szárítási idejű és hőmérsékletű kemencét használni, amelyben minden egyes adagot azonos körülmények között lehet szárítani. Amint az alapanyag kiszáradt, azonnal el kell csomagolni a száraz tartályba a nyomtatóba való betöltéshez vagy egy megfelelően száraz tárolóedénybe kell zárni későbbi felhasználás céljából.

Ha mindezeket betartja, garantáljuk, hogy egységesebb nyomtatási minőséget és jobb minőségű készdarabokat fog tapasztalni. Igényesebb alkalmazások esetén elkerülhetetlen, hogy a gyártóüzem alkalmazza az alapanyagok kezelésére vonatkozó előírásokat, és ezeket dokumentálja is.

NEW technology magazin

- Hirdetés -

NEW technology