3D-печать открывает широкие возможности для создания функциональных деталей, более доступных и настраиваемых по сравнению с традиционными технологиями производства. Однако при этом необходимо тщательно подбирать материал для печати в соответствии с конкретными эксплуатационными требованиями. Недавно выпущенный UltiMaker PET CF - это композитный материал на основе углеродного волокна, обладающий впечатляющими прочностными, жесткостными и термостойкими характеристиками, что делает его идеальным для создания высокопроизводительных деталей.
Вместе с тем PET CF - это первый материал UltiMaker, который может быть усовершенствован для достижения еще больших характеристик. Это связано с тем, что PET CF был разработан и протестирован с учетом отжига. Отжиг - это процедура пост-обработки, используемая для улучшения качества напечатанных деталей, повышения их структурной целостности и долговечности. В этом руководстве мы рассмотрим преимущества отжига деталей из PET CF и расскажем, как это сделать.
Что такое отжиг
Отжиг - это процесс термической обработки, традиционно используемый в металлургии и стекловарении для снятия напряжений, повышения пластичности и улучшения свойств материалов. Основной принцип заключается в нагреве материала до определенной температуры в специализированной печи и последующем охлаждении с контролируемой скоростью.
При обработке напечатанных деталей, особенно изготовленных из полукристаллических материалов, таких как PET CF и Nylon, отжиг позволяет улучшить такие механические свойства, как прочность на разрыв, жесткость и термостойкость. Результаты отжига зависят от используемого материала. По этой причине процесс может быть сложным и давать неожиданные результаты. UltiMaker PET CF, однако, был разработан специально с учетом особенностей отжига.
Зачем нужно отжигать UltiMaker PET CF?
PET CF особенно хорошо поддается отжигу благодаря своей полукристаллической структуре. Многие полимеры для 3D-печати, такие как ABS и PETG, имеют аморфную структуру, то есть полимерные цепочки в них расположены хаотично. В молекулярном масштабе это похоже на миску спагетти. Кристаллические структуры состоят из упорядоченных цепей, что обеспечивает более высокие прочностные характеристики. Полукристаллический материал, например PET CF, можно кристаллизовать, нагрев его до точки стеклования, в результате чего полимерные цепи в нем становятся более упорядоченными и, следовательно, более прочными.
Пригодность PET CF в сочетании с обширными испытаниями и проверкой, которые проводили при его разработке, делает его идеальным кандидатом для отжига. Если вы будете следовать рекомендациям, приведенным в этой статье, то в итоге получите более прочную, жесткую и термостойкую деталь.
Исходя из этих цифр, можно ожидать следующего увеличения производительности:
Эти улучшения огромны и делают PET CF реальной заменой металлическим и углепластиковым деталям, созданным с использованием дорогостоящих традиционных технологий производства.
Прежде чем объясним, как можно реализовать эти впечатляющие преимущества, давайте вкратце поговорим о недостатках отжига деталей и о том, в каких ситуациях его лучше не проводить.
Недостатки отжига детали
Во-первых, при отжиге деталь немного уменьшится в размерах. Это одна из причин, по которой данный процесс является столь сложным. Также возможно коробление или провисание детали при нагреве. К счастью, можно компенсировать обе эти проблемы. О том, как это сделать, мы расскажем в следующем разделе этого блога.
Второй и более существенный недостаток заключается в снижении некоторых специфических механических свойств детали. В частности, ударопрочность и Z-адгезионная стойкость. Деталь будет менее устойчива к давлению, направленному перпендикулярно ориентации, в которой она была напечатана. Можно ожидать снижения прочности на растяжение по оси Z примерно на 15%. Поэтому важно тщательно продумать ориентацию детали при печати, чтобы конечная деталь не была ослаблена в том направлении, в котором к ней будет приложена сила.
Как отжигать PET CF
Для обеспечения успеха при отжиге детали необходимо учитывать требования к отжигу на каждом этапе. Это начинается с выбора (или проектирования) 3D-модели. Процесс отжига плохо работает на моделях с тонкими стенками. Для достижения наилучших результатов следует избегать стенок толщиной менее 4 мм и стараться придерживаться лучших практик проектирования деталей.
Далее, при нарезке детали, необходимо компенсировать процесс усадки. Для PET CF усадка при отжиге составляет - 0,3% по оси XY' и - 1,7% по оси Z. Это можно компенсировать вручную, увеличив размеры детали, но при использовании UltiMaker Cura в этом нет необходимости. Вместо этого можно выбрать профессионально разработанный профиль намерения отжига, и он автоматически применит соответствующие компенсации.
Наконец, необходимо убедиться в том, что используются поддержки, если деталь имеет значительные выступы или перемычки. Это связано с тем, что такие элементы могут провисать в процессе отжига. Вы можете использовать либо обычные поддержки (напечатанные из PET CF), либо поддержки из нескольких материалов, используя материал UltiMaker Breakaway.
После выбора профиля отжига можно приступать к нарезке и печати детали. При извлечении модели из принтера не снимайте ее с пластины. Это связано с тем, что модель необходимо отжигать в той же ориентации, в которой она была напечатана. Поместить модель в печь отжига, не снимая ее с пластины, - простой способ обеспечить это, а также убедиться в том, что все поддержки остаются на месте. В печи для отжига можно использовать как гибкие, так и стеклянные пластины.
Теперь настало время эксплуатировать печь для отжига.
Программирование печи
Прежде чем включать печь, необходимо определить, сколько времени нужно отжигать модель. Это можно сделать, измерив самую толстую часть модели. Время отжига в часах равно толщине в мм / 2. Допустим, толщина составляет 4 мм, тогда отжигать ее нужно 2 часа при температуре отжига. Особенности программирования печи для отжига должны быть приведены в руководстве пользователя печи.
Ниже показан проверенный профиль отжига для образца PET CF толщиной 4 мм. Различные температуры отжига (Tc) могут быть выбраны исходя из предпочтений по свойствам. Более высокие температуры приведут к получению детали с более высокой термостойкостью, но меньшей жесткостью и повышенной усадкой. Для достижения оптимальных результатов рекомендуется соблюдать темп нагрева/охлаждения. Высокотемпературный отжиг приводит к увеличению времени отжига.
Краткое описание процесса отжига
Ниже приводится краткий обзор всех шагов, необходимых для отжига детали:
Мы надеемся, что это руководство поможет вам получить максимальную отдачу от ваших материалов. Отжиг может показаться запутанным процессом, но UltiMaker PET CF делает его проще, чем когда-либо!
