Сравнительный тест инженерных пластиков (дополненный)

Всем привет!

Не так давно я публиковал статью с тестами инженерных пластиков. Собственно, протестировал, опубликовал и собирался на этом угомониться, но не тут-то было, камрад shusy предложил мне прислать еще несколько пластиков, ну и понеслось по новой 😊. Кое-какие добавил сам, в итоге к 18-ти предыдущим добавилось еще 16 образцов. Заодно исправлю некоторые опечатки в названиях).

Не буду повторяться на тему, как и почему я это все тестировал, можете прочитать в оригинальной статье, упомяну лишь важные моменты:

Во-первых, тест именно сравнительный, т.е. абсолютные значения ничего не значат. В меньшей степени это касается температурных тестов, хотя на практике все зависит от характера нагрева и нагрузки, но максимальную температуру эксплуатации можно принять за истину.

Во-вторых, тесты я производил исходя из необходимости применения пластиков для печати деталей 3D-принтера, где возможен нагрев деталей, находящихся под нагрузкой. Поэтому прочность вдоль слоев я не тестировал, её заведомо достаточно для любых пластиков, на мой взгляд, при тех нагрузках, которые могут возникать в деталях принтера. Для применения в других целях показатели, возможно, не будут иметь такого значения.

В-третьих, тест выполнялся подручными средствами, возможен разброс результатов, но я старался всячески этого избежать (печатал и тестировал в одинаковых условиях по несколько образцов). Также я не старался добиться максимальных показателей для каждого пластика, я придерживался рекомендаций производителей, а для лучшего спекания старался печатать на максимальной рекомендованной производителем температуре.

Общий список филаментов (новые выделены):

• PLA (Greg) – добавлен для сравнения пластиком на основе PLA
• PLA-CF10 (U3Print)
• PETG (Greg) – добавлен для сравнения с пластиками на основе PET(G)
• PETG M5 (U3Print)
• PETG-CF M405 (U3Print)
• PET "Terylene" (U3Print)
• PET "Terylene" (U3Print) К – запеченный по рекомендации производителя
• PET-GF "Terylene" (U3Print)
• PET-GF "Terylene" (U3Print) К – запеченный по рекомендации производителя
• PBT (3D fun store)
• ABS+ (eSUN) – хоть и не чистый ABS, но добавлен для сравнения с пластиками на основе ABS
• ABS-GF4 (Filamentarno)
• ABS-GF10 (U3Print)
• ABS-GF12 "Titan" (Filamentarno)
• ABS-CF10 (U3Print)
• PC (OPY)
• ABS/PC (Bestfilament)
• ASA "Eternal" (REC)
• ASA/PC "UL94" (Filamentarno)
• SBS (FDPlast) – добавлен для сравнения с пластиком на основе SBS
• SBS PRO (Filamentarno)
• PA6 (Filamentarno)
• PA6-CF20 “U3 NYLON 6C M4 V.3” (U3Print)
• PA6-GF30 (Novaprint)
• PA12-CF "BFCarbon" (Bestilament) - % наполнения неизвестен
• PA12-CF30 (U3Print)
• ABS/PA-GF8 (Filamentarno)
• SAN "CERAMO" (Filamentarno)
• SAN "CERAMO-TEX" (Filamentarno)
• SAN "CERAMO-TEX" 60% (Filamentarno) – распечатано с потоком 60%, как рекомендует производитель
• SAN-СF3 "AEROTEX" (Filamentarno)
• SAN-CF3 "AEROTEX" 75% (Filamentarno) – распечатано с потоком 75%, как рекомендует производитель
• PP-GF (NovaPrint) – % наполнения неизвестен
• PP-GF30 (Filamentarno)

Собственно, результаты:

1. Прочность на излом. Напомню, что имеется в виду прочность поперек слоев.

2. Жесткость. Более аморфные пластики со временем проседают больше относительно изначального моментального значения, поэтому для них приведено два значения, моментальное и через 10 минут. Здесь меньшее значение ЛУЧШЕ! Поэтому пластики упорядочены от худшего (слева) к лучшему (справа) по показателю жесткости.

3. Плотность (вес).

4. Термостойкость. Напомню, на диаграмме приведено два значения: первое – температура, при превышении которой скорость деформации начинает возрастать, но деформация образца при этом не превышает 0.3мм (т.е. это предельная температура эксплуатации в качестве нагруженной детали принтера, при которой её деформация не должна оказывать влияние на качество/размеры/геометрию печатаемой детали), вторая – максимальная температура, при которой начинается разрушение (но не выше 150С, выше я не тестировал, смысла в этом нет).

На графике можно лицезреть фактическое поведение пластиков под нагрузкой в зависимости от температуры. Порядок пластиков в списке стоответствует росту значений термостойкости, так что найти нужный график будет не так сложно, надеюсь.

Можете сохранить картинки и детально рассмотреть, они в большом разрешении.

Выводы по пластикам (приведу для всех):

1. PLA один из самых прочных (хорошая спекаемость поперек слоев) и жестких пластиков, при этом, даже относительно небольшой нагрев уже приводит к деформации. Наполнение карбоном практически не меняет его свойств, так что применение ограничено.

2. PETG обладает еще лучшей спекаемостью, благодаря этому прочность лучше, чем у PLA, но вот термостойкость оказалась всего немногим лучше, хотя считается, что температура эксплуатации +70C, а размягчения +80C.

PETG M5 от U3 заявляется, как имеющий повышенную ударную вязкость. В сравнении с обычным PETG жесткость, прочность и термостойкость оказали немного меньше. Из плюсов можно отметить меньшую текучесть при печати.

PETG-CF M405 заявляется, как бюджетная альтернатива угленаполненным нейлонам с хорошей ударной вязкостью, модулем упругости при растяжении, твердостью, прочностью на разрыв. Жесткость заметно выше (действительно, приближается к нейлонам), прочность немного ниже (из-за наполнения), и немного улучшилась термостойкость, но всё же слишком низкая.

3. Отдельно отмечу «Терилены» от U3 на основе PET, тоже заявляется, как конкурент полиамидам, полиуретанам и прочими инженерными полимерами. Первоначально я тестировал только наполненные, печатались образцы с большими проблемами. Как выяснилось, необходимо было их очень хорошо сушить (производителю стоило бы об этом упомянуть), в итоге, просушил и старые и новые катушки и повторил тесты. Обычный «Терилен» уступает PETG в прочности, но немного лучше в жесткости и термостойкости. Наполнение почему-то привело к снижению жесткости.

Ну и интересный момент с запеканием по рекомендации производителя, пластик действительно кристализуется, становится одним из самых жестких, а термостойкость несравнимо выше, образцы не разрушались даже при +150С. Прочность при этом конечно же страдает. Но запекание – такое себе занятие, детали неминуемо «ведет», на практике это применимо для каких-то простых или плоских деталей без нависании.

4. PBT – интересный пластик. По жесткости и прочности сравним с PETG. По термостойкости выделяется тем, что деформация растет пропорционально температуре, причем деформация значительная, хотя даже при +150С образец не разрушился, т.е. максимальная температура эксплуатации достаточно высокая. Липнет на БФ2 так, что отодрать практически невозможно, одно стекло пришлось выкинуть вместе с образцом, т.к. оторвать не смог 😊. Для следующего образца нанес БФ2 лишь чуть-чуть, совсем тонкими штрихами. Так что имейте в виду!

5. ABS-ы, как простые, так и стекло- и угленаполненные, особых свойств не демонстрируют, прочности низкая, жесткость средняя. Наполнение немного улучшает механические свойства и термостойкость, при этом тип наполнителя и процент наполнения особой роли не играют. Однако наполненные в сравнении с обычным ABS значительно проще в печати т.к. меньшая усадка. Ими легко печатать, некоторыми даже на обычном стекле, при этом получается хорошее качество поверхности. Реальная термостойкость также далека от декларируемой в +100-110С, но, конечно, выше, чем у PETG и PLA, поэтому из ABS-ов уже можно печатать детали для принтеров, ненагруженные поперек слоев, конечно же.

6. PC немногим прочнее и жестче ABS, чуть более термостоек, но особого смысла я в нем не вижу.

7. Смесь ABS/PC отличается и от ABS и от PC. Обладает большей термостойкостью, имеет сравнимую с наполненными ABS-ами жесткость, но спекаемость у него куда лучше, из-за чего прочность гораздо выше, чем у ABS. Честно говоря, не думал, что с него что-то получится, мучался с ним с самого начала, большая усадка, задирает края только так. Единственное, на чем получилось более-менее печатать – это БФ2, держался без отрыва. Поэтому применять можно, но проблемный в печати.

8. Стеклонаполненный ABS/PA – один из самых неудачных в плане жесткости и прочности. В плане термостойкости, хоть и выдерживает большую температуру, но при этом значительно деформируется.

9. ASA – это атмосферо- и маслостойкий пластик, его часто сравнивают с ABS-ами. Действительно, в сравнении с ABS-ами он немного прочнее и чуть более термостойкий, хотя в жесткости уступает оным. Но печатать им очень легко, липнет к обычному стеклу, усадка минимальная.

От ASA/PC я ждал схожих с ABS/PC результатов и надеясь, что печатать им будет проще. Действительно, им также легко печатать, как и обычным ASA, и уж несравнимо проще, чем ABS/PC. По жесткости он, конечно, лучше ASA и сравним с ABS/PC, а вот по прочности гораздо хуже и того и другого. Термостойкость на уровне ASA и уступает ABS/PC. Заявляется, что это ударопрочный (высокая прочность и ударопрочность) огнестойкий композит, который предназначен для печати деталей конструкций с повышенными требованиями пожаробезопасности, т.к. обладает высшей стойкостью к горению, хорошей теплостойкостью. Собственно, благодаря пожаростойкости его можно было бы применять для деталей 3D-принтеров, но вот особой теплостойкости и прочности я там не заметил.

10. От SBS чего-то ждать не стоило, я привел его для сравнения с SBS-PRO, который должен отличаться повышенной жёсткостью, улучшенной межслойной адгезией и стойкостью к истиранию, что относит его к инженерным пластикам. По факту, при схожей прочности он немного жестче обычного SBS, а по термостойкости сравним с PETG (чистый SBS при этом обладает самой худшей термостойкостью).

11. Нейлоны. Хотя чистый PA6 имеет средние показатели жесткости (достаточно аморфный), но в плане прочности ему равных не нашлось. Опять же, ввиду аморфности он сильно деформируется под нагрузкой при повышении температуры, но при этом может выдерживать достаточно большие температуры.

Все нейлоны с наполнением заявляются, как инженерные и конструкционные, но свойства у всех разные.

У PA6-GF30 процент наполнения стеклом достаточно большой, деталь из этого пластика получилась самая абразивная из всех напечатанных, чем-то напоминает точильный камень, а самое главное – этот пластик получился самый жесткий и самый термостойкий из всех. Но, как следствие, у него самая низкая прочность. Также ввиду такого наполнения, им довольно сложно печатать, качество поверхности получается не очень хорошее.

С PA6-CF20 немного обратная ситуация, он более аморфный, поэтому жесткость средняя, но прочность одна из самых лучших среди всех образцов. Опять же, ввиду аморфности заметно деформируется под нагрузкой при повышении температуры, но максимальная температура такая же высокая, как и у чистого PA6.

PA12-CF30 во всём уступает предыдущему. По сути, самая низкая жесткость, меньшая термостойкость, прочность достаточно высокая, но до предыдущего не дотягивает.

PA12-CF "BFCarbon" – самый лучший по соотношению жесткости (выше среднего) и прочности (тоже выше среднего) пластик из всех, созданных на основе полиамида, при том, что обладает одними из лучших показателей термостойкости. Лично для себя я сделал выбор, что печатать нагруженные детали для своего будущего принтера буду именно им.

12. Пластики на основе SAN от Filamentarno, хотя они и не заявляются, как конструкционные, но всё же. Собственно, схожесть с керамикой предполагает достаточную жесткость. По факту, да, жесткость базового CERAMO одна из лучших, CERAMO-TEX – чуть хуже, у AEROTEX средняя. Прочность при этом у всех трех вариантов тоже средняя. Термостойкость на уровне ASA, т.е. немного лучше, чему у ABS или PC. В принципе, применять их можно.

При этом, для CERAMO-TEX и AEROTEX производитель рекомендует печать с меньшим потоком (~60% и 70% соответственно). И действительно, на 100% печать происходит с явной переэкструзией, поэтому я также распечатал образцы с рекомендованными значениями потока. Для обоих пластиков в таком варианте характеристики значительно ухудшились, собственно, показатели одни из самых худших. Поэтому, если решите их использовать для деталей 3D-принтера, печатайте с максимальным потоком. Вообще, AEROTEX декларируется, как пластик для деталей коптеров, на таких значениях потока что AEROTEX, что CERAM-TEX являются самыми легкими (вернее, детали из них), но вот применять скорее всего его можно для деталей, где нет нагрузки поперек слоев, скажем, для печати корпусов.

13. Полипропилены с наполнением. Характеристики очень сильно зависят от степени наполнения (а может и от производителя). PP-GF от NovaPrint по характеристикам уступает PP-GF30 от Filamentarno и по прочности, и по жесткости, и немного по термостойкости, к тому же у него больше всего проявляется деформация со временем под статической нагрузкой. В сравнении с наполненными PA характеристики у PP в части прочности значительно хуже. Хотя они дешевле наполненных PA, но имеет ли смысл выбирать именно их – не думаю.

В общем, что использовать выбирайте сами по соотношению цена/характеристики.

Всем бобра!)