Высокоэффективные пластики Ultem 9085 и 1010

evgeniy-grinin
Идет загрузка
Загрузка
25.01.2016
20369
40
печатает на Fortus 900mc
Обзоры

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

17
Статья относится к принтерам:
Fortus 900mc
Всем привет!

По просьбам трудящихся, да и просто решил попробовать себя в качестве блогера, выкладываю немного текста о высоко эксплуатационных пластиках, наиболее популярных среди заказчиков. Пишет для Вас человек ни разу не гуманитарий, поэтому делаем скидку на ошибки и не пинаем сильно. Но я буду стараться, ибо не солидно свой родной язык не знать. Текст основан на вопросах, поступивших от пользователей в личку и на почту.

Немного вводных данных. Используемая технология – FDM. Используемая установка –Stratasys Fortus 900mc. Габариты рабочей зоны 914х607х914мм. Возможная высота слоя 0,178, 0,254, 0.330 мм, геометрическая точность 0.09мм. Установка в максимальной комплектации с возможностью использования всех возможных пластиков от фирмы (10 основных и 8 вспомогательных). Используемые катушки с материалом – оригинальные канистры с нитью, объем от 1512см3. Кстати про объем. 1512см3 – это именно тот объем, который вы увидите в готовом изделии, на всякие вспомогательные операции заложено чуть больше материала в канистре. В общем одометре он не учитывается. Сейчас понимаю, что надо было начать с поста о самой установке, но теперь как есть, пусть будет как в Звездных войнах. На авторитетность мнения не претендую, но надеюсь, что Вам будет интересно.

В этом посте начну с самого мною любимого материала. Это Ultem – материал, который активно позиционируется фирмой производителем как пластик, разработанный специально для аэрокосмической области. Сейчас их два вида Ultem 9085 и Ultem1010. В дальнейшем буду немного сравнивать с самым авиационным материалом – алюминием. Сразу оговорюсь, что такое сравнение не корректно по ряду очевидных причин, но если уж взялся рассказывать, то необходимо попытаться провести какие-либо параллели с традиционными материалами. В дискуссии с «магистрами» о некорректности сравнения то же вступать не собираюсь. Только факты.

Итак, Ultem - материал, который не балует изобилием цветов. В его палитре только бежевый и черный цвета. Бежевый – это вольный перевод названия цвета tan, выданный мне когда то гуглом. Не силен в английском, но я бы перевел как цвет загара. В принципе, на то и похоже. Но я бы не стал записывать скудность цветов в недостатки. Все же материал призван решать несколько иные задачи. К тому же, если действительно нужны цветные вещи, то как правило требуется постобработка и качественная покраска. Можете с этим не согласиться, но выбор цветов считаю экзотикой абсолютно не нужной, а кому необходимо внести разнообразие в серых буднях – берем кисточки, лаки, мелки и вперед=) Ну да ладно – личное дело каждого. Обратимся к его достоинствам. А они есть. Этот вид пластика популярен из-за его хороших механических и химических свойств, которые делают его незаменимым во многих сферах применения. Хорошо зарекомендовал себя в аэрокосмической, автомобильной и оборонной промышленности. Ни для кого не секрет, что все чаще печать используют не как прототип, а как конечный продукт. А что нам нужно для того, что бы использовать продукт как конечное изделие, произвести полноценное функциональное тестирование или изготовить специальный инструмент? Ну, кроме специфических направлений - в первую очередь мы обращаем внимание на механические, температурные и химические характеристики. Здесь с ними полный порядок на мой взгляд.

Параметров, по которым можно произвести сравнение так много, что по каждому можно написать не по одной статье. Возьму наиболее интересные из них и часто мелькающие перед глазами.

Предел прочности на разрыв. У алюминия 50-60 Мпа, Ultem 9085 42-69 (смотря в какую сторону тянуть, вспоминаем сопромат и траекторию нанесения растра). У Ultem 1010 похожие характеристики, хотя нет, сейчас подсмотрел в табличные данные, верхний диапазон 81Мпа. Для сравнения оригинальный ABS пластик Stratasys выдает параметры где то под 28-30Мпа, а его «домашние» аналоги на лайтовых устройствах около 15-17, некоторые недобросовестные и того меньше. Судя по постам людям этого хватает, ну это, наверное, главный критерий. Главное, что бы устраивало. Но как верно заметили в одном из недавних блогов - для серьезных и ответственных работ лучше не экономить.

Прочность на изгиб достигает у 9085 -112 Мпа , у 1010 – 144Мпа. Здесь алюминий выигрывает со значениями в районе 200Мпа.

Очень интересный параметр. Удельная плотность алюминия примерно 2,7 гсм3, у Ultem9085 1,34 гсм3, а у Ultem1010 1,27гсм3.Тадам! Это действительно позитивная составляющая для авиакосмической отрасли. А в сочетании с возможными заполнениями тела модели - просто колоссальные перспективы и новые направления для конструкторской мысли. У ABS кстати раз уж вспомнил 1,4 гсм3. Легкий и прочный пластик. Ну разве не прелесть? Мне очень нравится.

Есть данные по твердости. По Роквеллу Ultem1010 для справки - 109.

Добавим ответ еще на один животрепещущий вопрос. А что там с температуростойкостью? Температура тепловой деформации по Цельсию у 9085 - 153гр. У 1010 - 216гр. Не помню, сколько примерно у алюминия (плавления около 650-700гр. вроде), но согласитесь, что для пластика параметры впечатляющие. Материала с параметрами лучше в технологии 3d печати я в руках не держал. Кстати, способен выдержать обработку паром в автоклаве. А это значит, что детали можно стерилизовать, или использовать как специальную оснастку.

К огромным плюсам можно отнести и высокую химическую сопротивляемость этих материалов. Что кстати не раз меня ставило в полный ступор, когда возникала необходимость в склеивании отдельных элементов. Клей просто не работает. Да, бывает и такая необходимость. Не все заказчики ограничиваются огромной рабочей зоной. Нет предела человеческим амбициям в этом плане. Однако при создании механизмов для работы в агрессивных средах - вы не найдете в технологии 3d печати материала лучше. Есть еще у Stratasys - PPSF, но я его терпеть не могу, за его капризность в печати, но там много других достоинств, поэтому работать с ним приходится. Так что вопрос склейки – это та еще задача, благо есть много других видов соединения.

Есть еще одно замечательное свойство. Ultem отлично подходит для аэрокосмической, автомобильной и оборонной отраслей в плане показателя FST. На территории РФ эта сертификация не действует, однако, это не отменяет абсолютную нетоксичность и крайне низкий показатель дымности при возгорании. Огромное количество тестов пройдено Ultem для получения сертификации по показателям пожароопасности. Материал так же прошел сертификацию по биологической совместимости NSF 51 и пищевой безопасности ISO 10993/USP Класс VI . Термопластик ULTEM 1010 прекрасно подходит для специализированного применения, включая производство инструментов, контактирующих с пищевыми продуктами, и медицинских приборов, изготовленных по индивидуальным требованиям потребителя.

Перечитал. Очень позитивно получилось. Есть и недостатки.

Минимально возможная высота слоя для данного материала 0,254 мм. Правда геометрическая точность при этом все равно на уровне 0,09мм. отя, если посмотреть с другой стороны, то эти цифры не маркетинговые, а реальные. И за ни производитель ручается.

Ну и самая большая ложка дегтя. Материал ULTEM 9085 и 1010 используется с нерастворимым вспомогательным материалом поддержки Ultem Support, удаляемым механически, что накладывает определенные ограничения на конструкторскую мысль. Хотя недавно фирма разорилась на комплект оригинального профессионального инструмента (читать выклянчил) для отделения материала поддержки, что значительно упрощает мне жизнь.

Вот так. Немножко сумбурно и в общем и целом про хороший прочный пластик. Наверное стоит подвести некий итог вышесказанному. Оформим как в дипломе по пунктам.

Материалы семейства Ultem обладают уникальными свойствами:

1) высочайшая температуростойкость;

2) прекрасные показатели механических свойств среди инженерных пластиков и не только.

3) химическая стойкость;

4) соответствие стандартам безопасности пищевых материалов

5) биосовместимость;

6) низкий коэффициент теплового расширения;

Основные применения:

1) транспортные элементы;

2) термостойкие штампы;

3) медицинские приборы — стерилизация (Гамма, EtO, автоклав);

4) приспособления для производства пищи;

5) детали для открытого космоса.

6) прессовая оснастка для деформации металлических листовых заготовок, композитной выкладки, зажимных приспособлений

7) воздуховоды и каналы воздушном и наземном транспорте

Применяется в следующих отраслях:

1) авиационная промышленность;

2) оборонный комплекс

3) космическая отрасль;

4) автомобилестроение;

5) медицина.

6) инструментальное производство;

7) пищевая индустрия;

8) любое ваше направление деятельности.

Стоит добавить несколько фотографий, что бы разбавить текст. Возьму несколько хороших примеров из общедоступных источников, чтобы не сочли за рекламу 'своего творчества'. Да и каждый сам может домыслить для чего конкретно ему может пригодиться данный материал.

Компания Minimaizer. Щиток для полу грузовых авто. Печатает детали для дорожных испытаний. Кто хочет может на ютубе посмотреть, как прилично трясет этот щиток в дороге.

Прототип топливного бака, собранный из нескольких частей.

Компания ACS специализируется на создание аэрокосмических обтекателей. Использует детали из Ultem в качестве пресс-формы.

Компания Kelly Manufacturing печатает корпуса высотомеров из Ultem.

Корпус системы охлаждения из химически- и температуростойкого Ultem 1010.

Всем спасибо.



Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

17
Комментарии к статье

Комментарии

25.01.2016 в 21:33
1

И почем удовольствие?? )))

25.01.2016 в 23:57
1

установка или изготовление на заказ?;) договоримся=)

25.01.2016 в 21:42
1

Фортус это реально круто, и реально дорого)

25.01.2016 в 23:58
1

8) плохого не держим

25.01.2016 в 22:44
0

Неплохо, но думаю его еще можно улучшить...

25.01.2016 в 23:56
0

кого именно?

26.01.2016 в 06:27
0

пластики, конечно же

26.01.2016 в 09:54
1

возможно чуть позже

26.01.2016 в 00:33
4

Спасибо за статью. Было интересно. 
Есть вопрос 

Предел прочности на разрыв. У алюминия 50-60 Мпа
С каким алюминиевым сплавом Вы сравнивали механические характеристики? 
Самый слабенький алюминиевый сплав, применяемый в авиации обладает пределом прочности на разрыв на порядок больше, чем Вы указали. А именно  ~420 МПа

26.01.2016 в 09:47
1

не было перед глазами табличных данных на алюминий. Взял с первого попавшегося сайта. http://www.mining-enc.ru/a/alyuminij/ Со всеми видами и сплавами сравнить нет времени. Мне за это не заплатят=)  . Надо же было что то за основу брать. Я об этом сразу указал в статье. Это не научный трактат =) Здесь смысл состоит в том, что бы общественность знала про легкие прочные пластики, применяемые в 3d печати. А уж как применить их, и какие свойства будут полезны - это дело каждого. Я специально не выставлял примеры своих работ. Это коммерческая тайна клиентов.

26.01.2016 в 10:06
0

Понятно. Это наверное характеристики чистого алюминия. В конструкционных целях его не используют. И тем более в авиации. Самый ходовой сплав алюминия в авиации Д16. У него как раз предел прочности 420 МПа. Но есть ещё более прочные.

26.01.2016 в 10:30
1

Это смотря для чего. Этот материал сертифицирован для аэрокосмической промышленности. И его активно используют как для панелей так и для силовых элементов. Кстати беспилотники боинга летают на Ultem . Я и не говорил, что он стопроцентно заменит конструкционные материалы. Но он применяется, применяется очень успешно. Да и в целом металл и пластик сравнивать - это дело неблагородное. Все это понятно. Но нужны были цифры и параллели. Сейчас вот думаю, что здесь надо было сравнивать не с металлами, а с пластиками. Было бы корректнее, но не так интересно и азартно=)

26.01.2016 в 19:25
0

спектра / дайнема делают с модулем Юнга более 20 ГПа ))

26.01.2016 в 10:12
0

 Возможная высота слоя 0,178, 0,254, 0.330 мм
Почему интересно такая градация слоев?

26.01.2016 в 10:28
1

переход с дюймовой 0,007 , 0,01 и 0,013

26.01.2016 в 10:33
0

хм, может и дурацкий вопрос, но сколько стоит печать на таком принтере, уж не знаю, как там считается расход, в граммах или куб.см, ответить можно в лс если это коммерческая тайна :)

26.01.2016 в 10:39
0

отвечу в личку не потому что коммерческая тайна., а потому что это не рекламный пост.
:D но если что, то мы печатаем на заказ 

26.01.2016 в 10:42
0

Мне просто любопытно, потому как иногда сталкиваюсь с тем, что на своих 'ведрах с болтами', а по-другому не могу назвать настольные принтеры, по сравнению с этой Машиной, я не всегда могу сделать то, что хотят клиенты :)

26.01.2016 в 11:31
3

Очень хорошая статья! :)
Я уверен, на серии термопластиков ULTEM компания STRATASYS не остановится.
В системах FORTUS Plus будет доступно много других материалов.
Потенциал FDM скрыт именно в материалах.

26.01.2016 в 14:43
0

отвечу в личку не потому что коммерческая тайна., а потому что это не рекламный пост
Прошу прощения, но раз не коммерческая тайна - вот эти цифры (хотя бы примерно) соответствуют действительности? или больше/меньше в порядок?
Ultem 9085 (Natural) Filament Canister, Fortus 400/900mc, (1512 cc) - 1200$
Ultem 9085 (Black) Filament Canister, Fortus 400/900mc, (1512 cc) - 1200 $

Ведь там же какая-то специальная поддержка применяется? не pva и не hips, она стоит примерно те же деньги? и её ведь нужно чем-то растворить? чем и почем?

Вы публиковали модель двигателя http://3dtoday.ru/3d-models/mechanical-parts/body/maket_sudovogo_dizelnogo_dvigatelya/
очень впечатлило!! Материал ABS, растили десять суток. А если бы использовали материал Ultem, скорость печати была бы ниже? или в этих же пределах? Ведь режимы печати будут очень другими

26.01.2016 в 16:29
0

Скока-скока печаталось, 10 суток ?:)  У таких принтеров походу брака в принципе быть не может...

26.01.2016 в 16:47
1

Я ж говорю, у нас сервис =) Все для клиента. У таких принтеров брака не бывает, если делать все по науке

26.01.2016 в 16:55
0

мда, а какого диаметра у него сопла?

26.01.2016 в 17:14
0

Если честно, то не мерил, для работы это как то не требуется. На что будет влиять диаметр сопла на выходе для меня как для оператора?   При создании модели я выбираю фильеру(экструдер). Для того что бы получить более качественную модель ставлю тип фильеры, которая мне обеспечит высоту слоя 0,178мм. Именно столько он мне и выдает плюс минус копейки. Если взять принтер поменьше, то там могу выбрать 0,127мм. Но это параметр, который я получу уже на столе. Хочу по грубее, ставлю фильеру с выдаваемым параметром 0,254мм, 0,33мм. Сфотографировал фильеру. Померить даже не чем такой размер. Штанген не засунешь=)Надо калибры искать. Но смысла особого не вижу.

26.01.2016 в 17:06
0

Посмотрите, что указано в описании модели:
Макет судового двигателя. Габариты 850х350х450. В нестандартном масштабе 1:6. Материал - ABS M30. Установка Fotus900mc. Время построения 250ч
Для этих машин расчет времени в сутках совершенно нормальное явление, в технологии FDM по скорости печати чудес не бывает. Брак может быть у любого принтера, вопрос в его причине. Самый банальный - кончился материал, а запасного нет)) Вставить туда нить стороннего производителя в принципе невозможно, все в чипованных картриджах. Отсюда и вопрос про стоимость. Он может вообще не подниматься, если разговор идет об оригинальных ответственных изделиях, где ценник даже не рассматривается.

26.01.2016 в 17:14
0

Да это понятно просто дико для пользователя домашних балалаек, которые на сутки то оставлять страшно, то сопло забьется, то модель оторвется, то пластик запутается :)

26.01.2016 в 16:43
0

Terem Цены на материал ориентировочно такие. Поддержка используется Ultem Support - примерно тех же денег.
Ни какие pva и hips здесь не подойдут. Их не использует Stratasys. От температуры только в камере они закипят, не говоря уже про разогрев в экструдере.
Я отметил в посте, что для Ultem - поддержка удаляется механически, использую специнструмент.  Когда выйдет водорастворимая версия вспомогательного материала - пока не известно. 
Из водорастворимых материалов у Stratasys есть SR20, SR30,SR100, SR110. Применяются они совместно с материалами семейства ABS и PC(поликарбонат)
Если в среднем, то изготовление корпуса из Ultem по времени будет в 1,5-2 раза дольше для детали, которую вы привели в пример. Связано это с другими температурными режимами и большим временем на их достижение/остывание. Ну и необходимо понимать, что если мы используем высоту слоя 0,178 мм, то поверхность детали будет 'чище', чем на фильере 0,33мм, но и печататься она будет дольше. Для Ultem можем выбирать 0,254 либо 0,33 мм. Двигатель печатался кажется на 0,33, но я не уверен уже. Давно это было

26.01.2016 в 17:15
0

Я правильно понимаю, что 0,178мм 0,254мм, 0,33мм - это ожидаемая стабильная толщина слоя? Присоединюсь к вопросу Oigen: какие при этом используются диаметры сопел для разных материалов? скажем для ABS и Ultem?

26.01.2016 в 17:22
0

написал выше, диаметр сопла померить не чем =( уж очень маленькое. Смотрите фото. Нужен набор калибров, чтобы отверстие там померить. У меня таких калибров нет 
 0,178 0,254 0,33 - это получаемая высота слоя на столе в изделии

26.01.2016 в 17:41
0

Скорее всего изготовитель не указывает какие-либо размеры, все фильеры по номерам для необходимой толщины слоя?
На фото белый диск - это керамический радиатор? или что-то типа памперса?

26.01.2016 в 21:00
0

На фото фильера (tip) - непосредственно инструмент для нанесения нити. Пластик заходит в ножку канал, у меня в пальцах.Этот канал в голове принтера обжат нагревательным элементом. В нем доводится до нужной температуры пластик, который продавливается через малюсенькое отверстие , диаметр которого вас интересует, по центру беленького диска. Белое -это  тефлоновое покрытие, выполняет 'клининговую' функцию в процессе печати. Вот как то так, если объяснять на пальцах=)

27.02.2016 в 21:40
0

На фото фильера (tip)
Наверно, чтобы было понятнее, можно сказать, что это - неразборное спец-сопло во фторопластовой рубашке.

Если это тефлон/фторопласт, то температура выше 250С на экструдере такого 3D-принтера не поднимается?

больше 400 в зависимости от материала

Значит это не фторопласт, возможно керамика, блокирующая тепловой поток от нагревателя к изделию, чтобы то не поплыло.
Если не секрет, а камеру для Ultem 9085 до скольки нужно греть? И на какой температуре он печатает нормально?

не секрет, в камере около 220 (либо 180 могу сейчас ошибиться, реально из головы вылетело), фильера около 400 . На основном материале поменьше, на поддержке побольше.

А PEEK или поликарбонат не могут заменить Ultem 9085, если не считать его сертификатов?

PC уступает Ultem по всем  механическим характеристикам, в том числе по химической, температуро стойкости, дымности, воспламеняемости и тд. Совершенно разные материалы для разных целей.
Peek соответственно в своей сфере. У Stratasys он тоже есть, скоро привезем на российский рынок. Вроде к нему появляется интерес. То, что называют Peek отечественные и китайские  производители я не щупал и сравнить не могу. Скорее всего - это как и отечественный PC - есть нормальный стратасисовский правильный, а есть то, что называют поликарбонатом  =)))) Ну это не секрет, что у Стратасиса было 25 лет форы в разработках пока действовал патент, так что остальные лишь пытаются 'хайпить' на громких названиях

К вопросу может или не может заменить.  А в каких задачах? Обычно подбирают материал под конкретную задачу.

А у правильного стратасисовского поликарбоната есть усадка, или в такой горячей термокамере она не влияет на печать?

усадка есть у всего, это физика, но в сисовском варианте она минимальна, плюс ПО ее учитывает автоматом. Там десятитысячные. Поэтому модель вы загружаете в номинале, строите и получаете в номинале в соответствии с паспортными характеристиками установки

Если вы про отрыв от стола , я знаю о такой проблеме у домашних принтеров, то у Стратасис такой проблемы нет впринципе.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

FLSun QQ-S. Личный опыт и как я его разгонял до 3500мм/с2.

Переделка АКБ шуруповерта Matrix на 3S-литий-ионный комплект

IN GAME

Программа для расчета стоимости печати - пробный вариант 2

Улучшаем LM8UU, или Как впустую потратить час своей жизни

Бюст Deadpool'а