Materiał Ultem - od kosmonautyki, po medycynę i zastosowanie w elektryce

Materiał Ultem - od kosmonautyki, po medycynę i zastosowanie w elektryce

Kontynuacja ekspansji druku 3D w sektorach przemysłowych, wynika nie tylko z większych i szybszych drukarek 3D, ale również z twardszych materiałów. Jednym z tych materiałów jest PEEK. PEEK jest niezwykle silny i odporny na wysoką temperaturę i ma kuzyna o nazwie ULTEM lub Polyetherimide (PEI).

ULTEM ma wiele takich samych korzystnych cech. Ze względu na swoje właściwości adhezyjne i stabilność chemiczną, miłośnicy drukowania 3D mogą lepiej rozpoznać ULTEM po chemicznej nazwie polieteroimid lub PEI, ponieważ tak nazywa się go jako materiał stosowany jako podkładka w niektórych drukarkach FFF / FDM. 

ULTEM Wprowadzenie

ULTEM został opracowany w latach 80. przez Josepha Wirtha z General Electric’s Plastics Division, który został przejęty w 2007 roku przez SABIC. W porównaniu z PEEK, ULTEM ma niższą udarność i użyteczną temperaturę, ale jest również znacznie tańszy. I tylko dlatego, że nie jest tak silny, jak PEEK, nie oznacza to, że ​​jest wybrakowanym materiałem. Wytrzymałość ULTEM na rozciąganie wynosi 15 200 psi i ma moduł sprężystości przy zginaniu 480 000 psi. Ma bardzo wysoką odporność na ciepło, zachowując większość swoich właściwości fizycznych, w temperaturach nawet 170 ° C. Ponadto ma wysoką wytrzymałość dielektryczną i może przechodzić tysiące cykli w autoklawie do sterylizacji na bazie pary bez degradacji. Jego stosunek wytrzymałości do masy jest również bardzo podobny do aluminium i można go obrabiać konwencjonalnymi narzędziami do obróbki metali.

Te właściwości mechaniczne i termiczne są idealne do wielu wymagających zastosowań, od kosmonautyki po medycynę i zastosowanie w elektryce. ULTEM posiada kilka certyfikatów lotniczych i jest zgodny z FDA. W samolotach i rakietach, ULTEM jest stosowany w systemach wentylacyjnych, zatrzaskach i zawiasach oraz kanałach kablowych. Specjaliści medyczni i naukowcy często używają narzędzi wykonanych z tego materiału, a producenci komponentów elektrycznych, stosują ULTEM w złączach, częściach izolacyjnych i gniazdach testowych układów.

Rodzaje materiałów ULTEM / PEI

Ze względu na bardzo wysoką temperaturę zeszklenia 217 ° C (dla porównania PLA ma temperaturę zeszklenia 60 ° C), praca z tym materiałem wymaga bardziej specjalistycznej  drukarki 3D. Ekstruder musi osiągnąć co najmniej 350 ° C, a stół roboczy 150 ° C; zamknięta i ogrzewana komora robocza jest również niezbędna do zachowania dokładności wymiarowej.

Istnieją dwa rodzaje materiałów ULTEM, ULTEM 1010 (materiał żywiczny) i ULTEM 9085 (materiał filamentowy). Oba typy materiałów mają różne aplikacje i różne ustawienia drukowania. Firma SABIC wprowadziła niedawno nową serię nowych, wysokowydajnych materiałów PEI opartych na ULTEM 1010.

ULTEM 1010 – charakterystyka:

Wysoka wytrzymałość na rozciąganie. Materiał ten ma najwyższą wytrzymałość na rozciąganie spośród wszystkich filamentów do druku FDM. Skutkuje to mocnymi i trwałymi częściami.
Wysoka stabilność termiczna. Dzięki doskonałej stabilności termicznej i odporności na ciepło materiał ten może również poddawać sterylizacji w autoklawie (sterylizacja parowa części medycznych).
Certyfikat NSF 51 do kontaktu z żywnością, jedyny materiał FDM, który posiada ten certyfikat.
Biokompatybilny (certyfikaty ISO 10993 / USP klasa VI).

Ze względu na certyfikaty dotyczące kontaktu z żywnością i biokompatybilności, ULTEM 1010 jest bardzo odpowiednim materiałem, do zagoszczenia na dobre w przemyśle spożywczym i medycznym. Możesz pomyśleć o narzędziach produkcyjnych, które mają kontakt z żywnością i zastosowaniach medycznych, takich jak prowadnice chirurgiczne, uchwyty i niestandardowe aparaty.

Inne branże, w których stosuje się ULTEM 1010, to przemysł lotniczy i motoryzacyjny. Ze względu na swoją wysoką wytrzymałość i stabilność termiczną materiał ten może być stosowany w komponentach półstrukturalnych i poza kabiną w przemyśle lotniczym.

Zalecenia drukowania:

  • Temperatura ekstrudera (konieczny jest w pełni metalowy ekstruder): 370 – 390 ° C
  • Temperatura stołu roboczego: 120-160 ° C
  • Przyczepność stołu roboczego: płyta perforowana, taśma Kapton lub lekko szlifowany FR4
  • Ogrzewana komora robocza: TAK, jest to wymagane, drukowanie ULTEM działa najlepiej w środowisku o wysokiej temperaturze
  • Szybkość drukowania: 20-30 mm / s

ULTEM 9085 – charakterystyka 

Bardzo wysoki stosunek wytrzymałości do masy. ULTEM 9085 oferuje porównywalną udarność z częściami metalowymi, takimi jak aluminium, ale może być znacznie lżejszy.
Wysoka odporność termiczna. ULTEM 9085 ma temperaturę ugięcia cieplnego 167 ° C.
Z natury trudnopalny. Zgodny z FST i certyfikowany dla komponentów samolotów.
Odporność chemiczna. Odporny na szeroki zakres chemikaliów (np. Alkohole, płyny samochodowe i roztwory wodne).

Właściwości ULTEM 9085 sprawiają, że jest idealny do zastosowań w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym, zapewniając wysokiej jakości części i lekką alternatywę dla metalu. Najważniejszą właściwością ULTEM 9085 musi być wysoki stosunek wytrzymałości do masy. Ponieważ jest to wyjątkowo wysoki poziom dla materiału na bazie tworzywa sztucznego, jego zastosowania można znaleźć w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym. ULTEM 9085 znajdziemy w miejscach, gdzie z jednej strony ciężar obiektu ma znaczący wpływ na koszt operacji, a z drugiej strony wytrzymałość obiektu ma ogromne znaczenie. Przykłady tego można znaleźć w samolotach, w których masa samolotu, bezpośrednio koreluje z ilością zużytego paliwa.

Oprócz tych zastosowań przemysłowych ULTEM 9085, może być również używany do drukowania 3D elementów wewnętrznych, przewodów lub obudów elektrycznych.

Zalecane ustawienia drukarki:

  • Temperatura ekstrudera (konieczny jest w pełni metalowy ekstruder): 350 – 390 ° C
  • Temperatura stołu roboczego: 130 – 160 ° C
  • Przyczepność stołu roboczego: płyta perforowana, taśma Kapton lub lekko szlifowany FR4
  • Ogrzewana komora robocza: TAK, jest to wymagane, drukowanie ULTEM działa najlepiej w środowisku o wysokiej temperaturze
  • Szybkość drukowania: 20-30 mm / s

Źródło zdjęcia: http://m.facfox3d.com/

Źródło: https://3dprinting.com/

Drukarki, obsługujące filament Ultem: