Очередное применение 3Д-печати. Печать на Volgobot A4 PRO PEEK GF-30 от REC + Отжиг изделия в печи.

Аннотация

В этой статье мы расскажем о том, какую роль играет 3Д-печать в жизни различных производств, продемонстрируем и расскажем тонкости в печати одним из самых нашумевших и невероятных материалов в аддитивной сфере и на примере этой же статьи покажем где и как стоит применять этот материал. 

Предисловие

Добрый день, дорогие друзья! Мы вновь продолжаем цикл статей о возможностях нашего оборудования в реализации различных идей и решении задач. Для тех, кто впервые зашел к нам,  напомню - что данные статьи созданы в целях повышения узнаваемости нашего бренда и оборудования. Здесь мы знакомим читателей портала с возможностями нашего 3D-принтера Volgobot A4 PRO, а всем интересующимся рассказываем в каких целях 3D-печать может применяться.

Здесь мы можете ознакомиться предыдущими статьями о нашем оборудовании:

Релиз

Дайджест обновлений

А здесь с предыдущими статьями с нашими кейсами и печатью разными материалами:

Спасение завода и печать PA66 GF-30

Инновационные разработки и печать WAX3D и PA-6

Как и обычно мы затронем следующие темы:

• Как наше оборудование справляется при печати различными материалами;
• Какие настройки для печати определенными материалами мы используем;
• В некоторых случаях будем проводить конкретный пример с информацией о том, какая была проблема у заказчика, как мы ее решили с помощью изделий распечатанных на нашем оборудовании, и какую экономическую выгоду получил заказчик.

Пару слов о материале

PEEK-как много прекрасного в этих 4 буквах. Даже у меня (прим. автора, человека искушенного 3д-печатью) ощущается приятный трепет, при произношении этого слова. Материал не без изъянов, но все равно прекрасный, настоящий владыка пантеона "инженерных" филаментов, для кого-то настоящая "панацея" в аддитивной сфере.

Ну, думаю, хватит лишних слов и перейдем к сути.

Давайте сначала перечислим его положительные особенности: 

• высокая термическая стойкость , свыше 300°C;
• хорошие механические и диэлектрические свойства;
• превосходные триботехнические характеристики;
• огнестойкость, V-0 по UL94 (самозатухающий);
• низкий уровень токсичности дыма, выделяемого при горении;
• исключительная химическая стойкость;
• стойкость к радиационному излучению.

    Теперь недостатки: 

    Высокая стоимость. Пожалуй это самый главный недостаток этого материала. 1кг этого полимера в гранулах стоит от 25 000р, в виде нити цена превышает уже 50 000р за 1кг, из-за чего изделия из этого материала получаются крайне дорогими. Широкое мнение печатников по этому материалу сводится к тому, что материал используется для заказов исключительно оборонной промышленности или медицины, и в рядовой коммерции ему, мягко говоря, делать нечего, но мы постараемся развеять эти предрассудки в этой статье.

    Плохая межслоевая когезия. При печати в активной термостатированной камере при температуре 140°C слои не спекаются от слова совсем. При желании слой можно подковырнуть ногтем и затем распустить деталь на натки, для данного материала просто обязательная дополнительная термическая обработка!    

    Плохая адгезия к печатной платформе. За время экспериментирования с этим материалом мы по-настоящему поломали голову с адгезивом к этому материалу, помощь пришла откуда не ждали. Все расскажем позже.

Если со вторым и третьим пунктом мы справились, то с первым нам помогла компания REC.Выражаем слова благодарности компании REC и в частности Сергею Ш., Михаилу Ш., и Дмитрию М., за предоставленный образец материала, благодаря которому мы смогли поэкспериментировать им вдоволь. 

Более подробные прочностные характеристики сырья можете посмотреть здесь:

Входные данные

Предприятие занимающееся разработками в сфере органической химии имеет парк иностранного оборудования. Данное оборудование с помощью шлангов подключается к различным цистернам с химикатами, шланги соединяются различными штуцерами и тройниками, облегчающими соединение оборудования и цистерн. Данная арматура изготавливается из POM-C или PA6, а по шлангам проходят концентраты кислот, щелочей и спиртов. Оригинальные штуцеры имеют срок годности порядка месяца, а также высокую стоимость изготовления и доставки. Перед нашей компанией была поставлена задача найти материал и изготовить из него образцы изделий на испытания с значительно превышающим сроком службы и , в средне-долгой перспективе это должно быть экономически обосновано. Изначально была идея разграничить оборудование по сферам работы (кислоты, щелочи, спирты), и уже отдельно подбирать материал под определенную среду, но как оказалось оборудование является многофункциональным, и в различное время прогоняет в себе все из перечисленных сред, поэтому задача усложнялась поиском такого же многофункционального полимера, и мы его нашли, конечно же это PEEK.

Предварительная подготовка

Как и большинство "инженерных" филаментов, PEEK является гигроскопичным. Поэтому распаковываем его, и отправляем сушить в термокамеру нашего принтера. РЕЕК сушится горячими потоками воздуха, поэтому греем камеру до 100°C. После 4 часов  достаем филамент и перекладываем его в сушилку от eSun, она ничего не сушит, но зато прекрасно поддерживает состояние филамента. С подготовкой пластика мы разобрались, теперь нужно подготовить принтер. Берем подложку, отчищаем от остатков прошлой печати, затем с помощью бытовой химии отмываем клей на подложке, даем ей просохнуть. После того как подложка высохла, вытираем ее салфеткой промоченной ацетоном(или любым другим расстворителем). Затем в два слоя наносим наш секретный адгезив, даем ему подсохнуть и возвращаем в принтер. Фото секретного адгезива: 

По поводу адгезива есть много рассуждений. Как мы, так и ребята из REC намучились с подбором правильного адгезива. Мы пробовали несколько иностранных адгезивов, результат был положительный, но не всегда стабильный и дополнительным обстоятельством была его дороговизна и срок доставки ( в среднем от 4000р за баночку и более месяца доставки.) Данный клей есть в каждом канцелярском магазине, а его стоимость составляет +/- 50р

Подготовка окончена.

Настойки печати

Габаритные размеры модели составляю : 75х75х70мм

Диаметр сопла = 0,6мм;

Высота слоя = 0,3мм;

Высота первого слоя = 0,3мм;

Ширина линий = 0,6мм;

Количество линий стенки = 10;

Слои дна/крышки = 4;

Плотность заполнения = 100%

Температура экструдера = 430° С;

Температура термокамеры = 140° С;

Температура платформы = 165° С;

Скорость печати = 40мм/c;

Скорость печати стенок = 40мм/c;

Ретракт = 0,5мм;

Скорость ретракта = 30мм/c;

Охлаждение = 0%;

Поток = 100%;

Тип прилипания к столу = кайма;

Дополнительное поле подложки = 10мм.

Так как есть шанс, что деталь расползется по слоям, то прописываем цикл термического охлаждения в принтере в конечном Gcode.Как это делается мы писали в прошлой статье, но на всякий случай скажем и тут: С помощью команды: ”M104 S165 G4 S60“ мы опускаем температуру печатной платформы со 165° С до 140° С со скоростью 1°С в 1 минуты , тем самым мы стабилизировали температуру печатной платформы с температурой термокамеры.

В конечном счете это выглядит так:

M141 S164

G4 S60

M141 S163

G4 S60

M141 S162

G4 S60

...

M141 S140

Затем дописав Gcode охлаждения мы вставляем 1 часовую паузу для нормализации модели.

G4 S3600

Завершающим этапом мы продолжаем опускать температуру стола и термокамеры со 140° С до 100° С.

Итог:

M141 S139

M140 S139

G4 S60

M141 S138

M140 S138

G4 S60

M141 S137

M140 S137

G4 S60

...

M141 S100

M140 S100Данные процесс практически исключает шанс расслоения детали и уменьшает вероятность загибов на краях.

Результат

Мы получили штуцер из PEEK GF-30. Можете посмотреть как он выглядит, но не стоит забывать, что изделие еще достаточно хрупкое, и им стоит еще пройти процесс дополнительной термической обработки.

Видео с этой деталью вы можете посмотреть в нашем инстаграме в тематическом посте. @volgobot

Пост процесс

Для того, чтобы детали из PEEK стали более прочными, нужно провести процесс Отжига. Тут есть два варианта - для профессионалов и для ленивых. Мы рекомендуем оба варианта, так как они оба работают. 

Вариант для профессионалов.

Главное условие наличие муфельной печати с возможностью программирования. 

Вот цикл отжига PEEK для такой печати : 

 Вариант для ленивых. Или для тех кто не имеет программируемой муфельной печи. 

Берем железную тару, засыпаем песком от дна пару сантиметров, трамбуем. 

Кладем детали, засыпаем песком, трамбуем. 

Накрываем крышкой, кладем в мобильную духовую печь, выкручиваем температуру на 200° С и оставляем на 3 суток, по истечению времени выключаем печь, даем остыть, и уже потом достаем детали.

В таком случае детали получаются такие же прочные, но есть шанс потерять геометрические размеры, выбирайте какой лучше вам. 

Экономический эффект

Экономическую составляющую рассмотрим на примере штуцера. Данный образец был изготовлен бесплатно (т.к. пробник материала был бесплатным). Но в будущем, если все сложится хорошо, то данную деталь мы будем изготавливать за 10 198р за шт. Казалось бы достаточно дорого, но мы с уверенностью можем сказать, что деталь окупится с 12 месяца эксплуатации. Сейчас идет 4 месяц, и мы уверены, что деталь прослужит дольше минимального установленного срока. В завершении хотелось бы сказать, что на практике мы имели дело с PEEKом от различных компаний, и конкретно от компании REC мы считаем самым лучшим, по ряду причин: Во-первых - он показал себя самым стабильным в работе, по заверениям представителей компании то, что нам досталось являлось чистым сырьем, без дополнительных пластификаторов и примесей ( в отличии от иностранных компаний) 

Во-вторых - представители компании всегда оперативно отвечали на имеющиеся с нашей стороны вопросы возникающие на разных этапах работы с данным материалом. 

В-третьих - на данный момент это единственная известная нам российская компания, производящая такого рода материал, причем не единичным случаем, а потоком поставленным на коммерцию.