A Filaticum Engineering fejlesztése során a cél az volt, hogy kiaknázzuk a PLA-ban rejlő lehetőségeket, és létrehozzunk egy könnyen nyomtatható, fenntartható, de a műszaki műanyagokhoz hasonló tulajdonságú biopolimer kompozitot. Ebben a blogposztban az mutatjuk be, mi biztosítja ennek a PLA-alapú szálnak a kiemelkedő ütésállóságát és mechanikai tulajdonságait.
Korábbi blogposztunkban arról írtunk, minek köszönheti a Filaticum Engineering szál kimagasló hőállóságát.Karbon- vagy üvegszál?
A szálerősített műanyagok régóta használatosak a 3D nyomtatásban és nagy mechanikai szilárdságuk miatt népszerűek. Ezek közül is a karbon szálas műanyagokról vannak a legjobb vélemények a köztudatban. A filamentgyártás során azt tapasztaltuk, hogy a karbonszálak széttörnek. Ahhoz, hogy szálerősítést érjünk el, a szálakat „be kell állítani” az anyag áramlási irányába, ehhez pedig magas viszkozitású PLA szükséges. Ennek hiányában, vagyis ha gyártás során vagy a nyomtatófejben nem rendeződnek a szálak az áramlási irányba és keresztbe kasul állnak, fejdugulás áll elő. És a szálerősítés sem valósul meg. Ezt a jelenséget a 3D nyomtatással foglalkozó szakemberek jól ismerhetik.
A Filaticum Engineering fejlesztésekor mindenképp szálerősítést szerettünk volna, de a fentiek miatt a választásunk nem a karbon-, hanem az üvegszálra esett. Maga az üvegszál merevebb, nem hajlamos „összegubancolódásra”. Az üvegszállal erősített anyagok mechanikai tulajdonsága pedig csak kismértékben marad el a karbonéhoz képest. Viszont a szálak merevsége, mérete miatt a dugulás esélye nagyságrendekkel kisebb.
A szálerősítés hátránya a keramikus szálak koptató hatása, és az ilyen anyagok sok esetben speciális fúvókát igényelnek. Hosszas kísérletezés után sikerült ésszerű kompromisszumot kötni ezen a téren: a szálerősítés arányát olyan szintre vettük vissza, amely nem károsítja érezhetően a fúvókát, de a mechanikai erősítést még biztosítja. Mit jelent ez a gyakorlatban? A hagyományos rézfúvókákkal károsodás nélkül 20-30 kg Engineering anyag nyomtatható, tehát egy-egy tekercs nyomtatása esetén semmilyen mérhető károsodást nem okoz a fúvókákban.
Megfelelő nyomtatás - jó ütésállóság
Mivel magának a PLA-nak nem túl jó az ütésállósága, és az üvegszálak hatására az anyag még merevebbé válhat, ezért szükséges egy olyan adalék alkalmazása, ami ezen segít. Az így elért ütésállóság nagyban függ továbbá a nyomtatási paraméterektől, jellemzően minél magasabb nyomtatási hőmérséklet javasolt. Szintén befolyásolja az ütésállóságot a kitöltés sűrűsége, illetve a típusa. Tapasztalataink alapján 45%-os Concentric kitöltésnél kapjuk a legjobb értéket.
A fentiek figyelembevételével a Filaticum Engineering alapanyagból rendkívül szívós, magas hőtűrőképességű, általános mérnöki és műszaki felhasználásra szánt tárgyak nyomtathatók. Nem elhanyagolható szempont, hogy a filament bármely, a forgalomban elérhető 3D nyomtatóval kompatiblis. Mindezek mellett egy fenntartható biopolimer.