Опыты по термообработке деталей из фотополимера

pl32
Идет загрузка
Загрузка
01.03.2021
2053
50
Расходные материалы

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.

26

Добрый день, коллеги!

Впервые услышал рекомендации о необходимости термообработки отпечатанных деталей в 2018 году от Formlabs, которые рекомендовали термообработку для своего высокопрочного фотополимера для достижения заявленных характеристик. В последующем не раз мелькала информация о том, что термообработка повышает мехсвойства деталей из фотополимеров, но официальные рекомендации дал только Esun для своего Hard Tough.

В целом термообработка должна быть следующей – выдержка 20…40 или больше минут при температуре на 10…20 градусов Цельсия ниже температуры стекловарения.

Ну, поскольку у меня набралось достаточно калибровочных шпал от последующих опытов, которые уже мне не нужны – я решил провести эксперимент.

Использовать духовку не могу по причине, что она газовая и очень плохо держит заявленную температуру. Использовать мультиварку не решился – все-таки мне в ней потом еду готовить… Поэтому опыт провел слудующим образом: образцы фотополимеров завернул в силиконизированную бумагу, положил на деревянную доску и накрыл утюгом, поставленным на «синтетику». Через 20 минут перевернул. Итого – 40 минут прожарки. Температуру не замерял, где-то примерно 60-80 градусов по Цельсию.

Результаты представляю:

Simple от GL.

(здесь и далее – pto – после термообработки)

Результат – рост жесткости в 2,5…3 раза, рост прочности в полтора раза, хрупкость не увеличилась.

Отличный результат! Я думаю мне стоит пересмотреть свой взгляд на этот полимер и почаще его использовать… После термообработки, естественно.

xABS, к сожалению не записал производителя – то ли Хардлайт, то ли Харцлабс… сейчас уже не вспомнить.

Результат – рост жесткости в 1,5…2 раза, рост прочности в полтора раза, резкое охрупчивание детали… Такое впечатление – что совсем другой материал.

Esun Hard-Tough Resin

Результат – разочаровывающий. Рост жесткости на треть, рост хрупкости, прочность не изменилась. Учитывая, что Esun Hard-Tough Resin и так очень жесткий, смысла в термообработке нет… Хотя, возможно, просто «пережарил» материал и его надо было термообрабатывать при более низкой температуре.

NL от Hardlight

Результат – рост жесткости на треть при малых деформациях, рост жесткости более, чем в полтора раза при больших, на ощупь – резко увеличилась упругость полимера, небольшой рост прочности.

Hard light

Результат – увеличение жесткости на четверть, увеличение прочности на четверть, увеличение хрупкости.

Harzlabs Watervashible

Результаты парадоксальные, по сравнению с предыдущими фотополимерами – снижение жесткости, снижение прочности, снижение хрупкости. Перегрел? Или наоборот – недопёк? Не знаю…

Подводим итоги:

Термообработка деталей из фотополимеров – полезна и имеет смысл.

Термообработка в большинстве случаев увеличивает жесткость, прочность, и хрупкость фотополимеров.

Необходимы дальнейшие исследования для определения оптимальных режимов термообработки.

На этом пока все!

Удачных принтов!

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.

26
Комментарии к статье

Комментарии

01.03.2021 в 13:15
0

 увеличивает жесткость, прочность, и хрупкость 

Разве прочность и хрупкость не антонимы?

01.03.2021 в 13:22
3

Я использую технические значения терминов.

Прочность - определяется пределом прочности (в данном случае на изгиб)

Хрупкость - определяется удлинением при разрыве или степенью изгиба (в данном случае - максимальным прогибом до разрушения).

С точки зрения сопромата хрупкость и прочность - разные показатели, например чугун намного прочнее дерева, хотя и более хрупкий. Или камень - прочный, но хрупкий.

01.03.2021 в 14:39
0

В этих терминах какая-то путаница. Я уже сопромат не помню, но исходя из логики вот как я например понимаю . 

Изгиб, растяжение, сжатие - это деформация. Степень сопротивления деформации - это жёсткость.

Прочность  - это до каких пор деталь способна деформироватся прежде чем разрушится. Стало быть хрупкость - это разрушение при малой степени деформации.

Есть ещё понятие твёрдость. Выражается в противодействии внедрению более твёрдого тела.

01.03.2021 в 14:49
2

Степень сопротивления деформации - это жёсткость.

все верно

Прочность - это до каких пор деталь способна деформироватся прежде чем разрушится.

Нет. Прочность - это при какой нагрузке деталь разрушается. Чем выше нагрузка, которую деталь способна выдержать - тем больше прочность.

Стало быть хрупкость - это разрушение при малой степени деформации.

Все верно.

Есть материалы, которые способны разрушаться при очень маленьких деформациях, но при этом выдерживать большие нагрузки - например камень, чугун.

А есть материалы, которые способны выдерживать большие деформации, но разрушаться при маленьких нагрузках - резина, например. Или дерево.

Вы же не будете утверждать, что резина или дерево прочнее камня и чугуна?

01.03.2021 в 15:59
0

Вы же не будете утверждать, что резина или дерево прочнее камня и чугуна?

 Если чугун прочный, то будет ли прочной велосипедная спица из него, или сетка рабица не заборе? С точки зрения сопромата чугун, как материал характеризует именно повышенная твёрдость. Так же и про алмаз говорят что он самый твёрдый а не прочный материал на земле. Термин прочность мне кажется это обобщающее понятие, и его нужно применять в контексте готового изделия а не материала из него. Например "прочный стол из дерева" ; "Прочная обувь с подошвой из полиуретана ". 

01.03.2021 в 18:05
1

Чугун в абсолютном значении не такой-то прочный и твёрдый, а к тому же имеет отдельно сложную структуру. Для примера он слишком сложный. Но вот каменная опора будет определённо прочнее деревянной. А стальная прочнее их всех. Сталь вообще очень прочная, особенно в виде проволоки.

Прочность — понятие конкретное и чётко определённое. Именно для материалов и простых деталей. Для стойкости целых изделий к произвольным нагрузкам используйте общее слово "крепкий".

01.03.2021 в 15:54
4

Противоположность хрупкости — пластичность. Гнётся, мнётся, лепится (то есть прочности не хватает), но не ломается.

pl32 выше в целом исправил верно, только чуть уточню: предел прочности значит не обязательно разрушение детали, но начало необратимой деформации. До него работает жёсткость. Дальше начинается разница в хрупкости. Хрупкий материал разрушается через несколько процентов деформации, а нехрупкий остаётся одним куском (уже другой формы) и через сотни процентов. Пластилин, да.

01.03.2021 в 14:00
0

Можете рекомендоваnь недорогие фотополимеры для изготовления шестерёнок?

SXC
01.03.2021 в 14:46
2

Увы, не могу...

Сухое трение не выдерживает не один фотополимер - нужно обязательно либо смазка, либо обработка парафином, мылом, воском...

В зависимости от степени нагруженности - можно попробовать ABS, Esun High Tough и NL от Hardlight.

SXC
01.03.2021 в 15:01
2

У меня нет опыта обращения с таким принтером, но разве такой полимер не может использоваться для шестерен?

Если безотносительно фотополимеров. В одном оборудовании связанном с химией нормально работают шестерни из полипропилена и PVDF. Но там шестерни погружаются в химически агрессивные среды.

01.03.2021 в 15:10
3

Трудно сказать....

Он достаточно ударопрочен и выдерживает значительные деформации... Но по прочности до полиамида недотягивает...

Все зависит от степени нагруженности шестерен.

Тут надо ждать опыта применения....

01.03.2021 в 15:01
1

Наверное в воде результат будет лучше (более равномерный прогрев). Мы так с капролоном  поступаем для снятия напряжений.

01.03.2021 в 15:11
1

Про это думал... И нагрев равномерный, и температуру легко измерить.

Вот только как отреагирует фотополимер на горячую воду? Или как его защитить от контакта с водой....

01.03.2021 в 15:28
1

Самое простое на мой взгляд, принцип приготовления в СУ-ВИД: в пакете вакуумируем и вводу, тогда контакта с водой можно избежать. 

01.03.2021 в 16:45
2

вообще исходя из того что я мою полимер при температуре 45-50 градусов, засвечиваю в воде - думаю не будет ему ничего. Это от кислорода воздуха при засветке рекомендуется защищать, а вот от воды - нет таких рекомендаций...

01.03.2021 в 16:54
0

В целом термообработка должна быть следующей – выдержка 20…40 или больше минут при температуре на 10…20 градусов Цельсия ниже температуры стекловарения.

стекловарения? какая должна быть температура по вашему, по-русски?

01.03.2021 в 17:49
1

Имелось ввиду температура стеклования пластика

01.03.2021 в 18:31
1

А где эта температура записана? Она же скорее всего не одинаковая для всех смол.

01.03.2021 в 23:26
1

Некоторые бренды указывают их в своих даташитах. Но далеко не всегда....

Добро пожаловать в мой блог - у меня серия статей с характеристиками фотополимеров из даташитов брендов.

28.03.2021 в 11:38
0

Там, скорее, не стеклования температура указывается, а деградации.  Смолы на нагрев несколько иначе реагируют, чем фдм-пластики.

28.03.2021 в 17:55
0

температуры деградации намного выше - деградация начинается при температурах не менее 200 градусов.

Именно температура стеклования.

То, что реактопласты совершенно иначе реагируют на нагрев, по сравнению с термопластами - не означает, что у них нет температуры стеклования. 

07.04.2021 в 08:46
0

Если при нагреве до определенной температуры деталь становится хрупкой - это еще стеклование или уже деградация?

07.04.2021 в 09:17
0

Вначале деталь становится пластичной - насколько я понял, это стеклование.

До температур, когда деталь становится хрупкой - я недошел.

Туту pomni4 утверждает, что я перегрел выше стеклования - вполне возможно.

Но еще раз повторю - детали при нагреве становились пластичными, а не хрупкими.

А вообще - надо провести калориметрический опыт - температура стеклования - это температура при которой изменяется теплоемкость материала.

07.04.2021 в 20:13
0

Я не знаю, какие полимеры грели вы. У тех, что грел я поведение одинаковое: до определенной температурной границы - никакой реакции, после перехода этой границы - деградация, приводящая к повышенной хрупкости. Пластичность повышалась только у изначально пластичных полимеров. У всех остальных фазы стеклования замечено не было.

08.04.2021 в 07:46
0

Я не знаю, какие полимеры грели вы. 

Не совсем понял эту фразу. Вы не знакомы с теми фотополимерами, которые грел я? Или имеется ввиду нечто иное (например то, что вы даже не прочитали то, о чем я пишу).

 тех, что грел я поведение одинаковое: до определенной температурной границы - никакой реакции, после перехода этой границы - деградация, приводящая к повышенной хрупкости. 

1. Какие фотополмиеры вы грели, до какой температуры?

2. Как вы определяли отсутствие реакции? Гнули нагретые образцы? Нагревали под нагрузкой?

Я грел фотополимеры до температуры примерно 60-70 градусов - т.е. до температуры близкой к температуре стеклования. Никаких признаков деградации (оно естественно - деградация начинается при более высоких температурах), но зато явно увеличивалась пластичность. У всех по-разному, у жестких - это более заметно. На "размягчение" было видно.

07.04.2021 в 22:05
0

И при какой температуре деталь становится хрупкой?

01.03.2021 в 22:06
0

расскажите как вы определяете температуру стеклования образцов? Потому что производители ее не называют.

01.03.2021 в 23:10
1

Называют, но не всем.




02.03.2021 в 07:54
1

Ну если этому верить - очень крутой фотополимер...

Сами лично пользовались?

02.03.2021 в 11:36
0

Пользуюсь, достаточно прочный. Но греть не пробовал.

02.03.2021 в 12:30
0

А как запах?

Не покупаю китайские фотополимеры именно из-за запаха...

03.03.2021 в 02:48
1

Да, запах есть как будто смесь чеснока и лака. Не очень резкий, но когда рядом с принтером долго находишься, то конечно раздражает, и даже показалось что появляется жжение на наружной части век. Но отсутствие запаха не говорит об отсутствии вредных примесей так что в любом случае буду думать про вытяжку или вынос из жилой комнаты.

03.03.2021 в 07:25
1

Спасибо за информацию!

16.03.2021 в 14:57
1

Просто для инфы - сейчас читал, наткнулся. Я брал уже пару раз Nova3D. Запах есть, но довольно слабый. По "пахучести" близок к Harzlabs, но у последнего сам запах менее неприятный. Но, повторюсь, разница по моему мнению мягко говоря разницы в цене не стоит.

01.03.2021 в 23:26
1

Иногда называют, но не всегда.

Если указали - то она есть в таблицах в статьях в моем блоге.

02.03.2021 в 07:51
1

Производители вообще чаще всего пишут то, что к реальности мало относится...

так что с практической точки зрения надо термообрабатывать при температуре 50...60 градусов Цельсия, но не мешает провести пару опытов при более низкой-высокой температуре.

02.03.2021 в 23:27
0

из определения "температуры стеклования" следует что она не может быть определена для фотополимеров.

02.03.2021 в 23:41
1

Жаль, что производители фотополимеров этого не знают.... ;-)

ГОСТ Р 56753-2015:

3.1 температура стеклования T, °С (glass transition temperature): Температура точки перегиба на кривой модуля упругости в области перехода стеклования.

Хотите сказать, что мехсвойства фотополимера не зависят от температуры? Что он остается таким же жестким, сколько его не нагревай?

03.03.2021 в 07:27
1

ГОСТ Р 55135-2012 (ИСО 11357-2:1999)

3.1 стеклование: Обратимые изменения в аморфном полимере или на аморфных участках частично кристаллического полимера из вязкого или высокоэластического состояния в твердое и относительно хрупкое состояние, или наоборот в вязкое или высокоэластическое из твердого и хрупкого состояния.

3.2 температура стеклования ГОСТ Р 55135-2012 (ИСО 11357-2:1999) Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 2. Определение температуры стеклования: Температура, соответствующая середине диапазона температур, в котором происходит стеклование. 

То, что вы привели - это чистое теоретизирование, практически температуру стеклования определяют именно методом ДСК и при этом пользуются определениями по данному ГОСТ.

А так - да, еще и диэлектрчиеская проницаемость меняется, и даже оптические свойства.

03.03.2021 в 07:31
1

1. Ну вы бы привели "свое" определение температуры стеклования, чтобы было понятно о чем речь...

А то я всегда ориентировался на ГОСТ Р 55135-2012 (ИСО 11357-2:1999), а тут меня в ГОСТ Р 56753-2015 ткнули, где дано альтернативное определение.

2. Почему она не может быть определена для фотополимеров? Нагрейте детали и посмотрите сами, какими они "пластилиновыми" становятся. Я лично поразился... Когда очень жесткий фотополимер легко сгибается пальцами, как мягкий флекс - это впечатляет.

03.03.2021 в 23:20
1

Нагрейте детали и посмотрите сами, какими они "пластилиновыми" становятся. Я лично поразился... 

Если детали становятся "пластилиновыми" - вы явно нагрели выше температуры стеклования.

При нагреве до температуры на 10-20 градусов ниже они должны быть еще жесткими.

02.03.2021 в 08:04
2

Вообще на фотополимеры от Formlabs, Harz Labs  и Photocentric, с которыми я работал, есть четкие рекомендации по температурной обработке для достижения оптимальных механических свойств. У Formlabs и Photocentric и УФ камеры с соответствующим подогревом имеются. Может Вам перед дальнейшими исследованиями с их рекомендациями ознакомиться? может и Hardlight и всего остального тоже найдутся

02.03.2021 в 08:28
1

1) Насчет Формлабса - согласен, но он для лазерных SLA 405 нм, а не для LCD-принтеров.

Там гарантия качества и характеристик за счет определенного принтера и заданных режимов печати.

2) По поводу фотоцентрика - он дает рекомендации по термообработки далеко не для всех своих материалов. Более того - если вы сравните даташиты по, например, "хорду" для дневного света, лазера, DLP и LCD - термообработка будет только в даташите для дневного света.

3) Насчет Харцлабс - вообще удивлен. Никогда не слышал четких рекомендаций по термообработке с указанием времени и температуры. Ссылку на рекомендации не приведете?

02.03.2021 в 08:52
1

1) Какая разница какая технология, фотополимер же?

2) Может и не для всех в принципе, но для LC Magna есть для всех (может новые какие-то появились полимеры без рекомендаций по термообработке, о которых я не знаю, такое допускаю). Суть даже не в этом.

Просто уже не секрет, что термообработка нужна, причём разная температура и разное время термообработки даст разные характеристики не только на разных полимерах, но и для одно и того же полимера разные режимы термообработки будут давать отличия по характеристикам. Было бы неплохим исследованием узнать, как режимы термообработки влияют на полимеры без соответствующих рекомендаций и оптимальны ли известные рекомендованные режимы

3) https://www.harzlabs.com/support/finishing/postprocessing/

02.03.2021 в 09:07
1

1) Разница в том, что лазерные LCD существуют десятки лет, к ним есть фотополимеры на любой вкус - от жестких до эластичных, от хрупких до вязких, фотополимеры привязаны к конкретным принтерам, для которых разработаны четкие технологии, обеспечивающие заданные параметры.

И, кстати, термообработка используется далеко не всегда.

LCD-технологии 5 лет, более-менее разнообразие фотополимеров по меххарактеристикам появилось совсем недавно, принтеров - разнообразие по мощности засветки, единых техпроцессов фактически нет (Фотоцентрик со "своими" дневными принтерами - исключение) - все пока на уровне экспериментов.

2) Разница в том, что "дневные" смолы - это специальные смолы для "дневных" принтеров Фотоцентрика. Поэтому там дается и четкий техпроцесс, и постобработка, и гарантия меххарактеристик.

А все остальные смолы - это "побочка" для печати на "сторонних" принтерах, поэтому Фотоцентрик и не заморачивается рекомендациями по постобработки. По принципу - что выйдет у потребителя - то и ладно. Достаточно сравнить линейку смол - для LCD смол куда меньше, чем для "своих" принтеров.

3) Спасибо за ссылку... как то раньше не бросалась в глаза.

02.03.2021 в 10:39
1

Я понимаю, что есть полимеры, для которых постобработка плохо исследована. но и есть же уже исследованные фирмой-производителем, а значит есть на что Вам опираться в Ваших собственных исследованиях. И когда я вижу что-то типа "Температуру не замерял, где-то примерно 60-80 градусов по Цельсию.", то я понимаю, что Вы делали, но не совсем понимаю зачем.

Т.е. я понимаю, что в условиях ограниченных ресурсов и возможностей Вы проделали серию опытов, которые дали Вам некоторый качественный результат в виде "Термообработка деталей из фотополимеров – полезна и имеет смысл.", хорошо, можно предположить, что в общем случае это вызывало сомнения, только вот ограниченность Ваших ресурсов не претендует на общность результата для всех полимеров, а справедливость этого умозаключения можно было понять уже из имеющихся источников.

А вот некий количественный результат "Термообработка в большинстве случаев увеличивает жесткость, прочность, и хрупкость фотополимеров." обрастает в Вашем исследовании большим количеством условностей, такими как выбор полимера, выбор времени, температуры и способа термообработки.

Хотелось бы, чтобы кто-то опёрся на уже имеющиеся данные и сделал качественный и количественный шаг вперёд, поэтому я и написал то, что написал

03.03.2021 в 01:12
1

Я тут поизучал вопрос - и мне кажется, что вы перегрели пластики.

Увеличение хрупкости - это явно из-за перекристаллизации - т.е. вы не просто нагрели выше температуры стеклования, а достигли температуры кристаллизации.

03.03.2021 в 07:33
1

Возможно. почему бы вам самим не проверить? Вы же поклонник Есуна...

09.03.2021 в 23:55
1

Хмм, духовку "Харьков" я уже почти переделал под сушилку для филамента , осталось только обдув поставить. Термоконтроллер с точностью до градуса. Градусов 180 в пике она выдаст, так что надо будет поиграться в этом плане с фотополимерами. 

10.03.2021 в 07:40
1

Градусов 180 в пике она выдаст

Ну столько излишне - разве что для проверки на темоустойчивость.

Термообработка должна проводится в большинстве случаев при температуре 40...60 по Цельсию.

Хотя у Харцлабса указано от 50 до 80 (для разных полимеров).

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Мы печатаем

"Мгновенное лечение" из Borderlands

Печенька Бедевр Мудрый 3D

Проект электронного мультитула QUARK

Яйца с сюрпризом, или готовимся к пасхе...

Камень из Hearthstone