其他方式登錄
掃一掃微信咨詢(xún)
010-53652212
(工作日)
152 0110 5575
152 1011 0562
(周末)
QQ咨詢(xún)
首頁(yè) > 3D資訊

細絲與顆粒:選擇哪種類(lèi)型的塑料進(jìn)行 3D 打???

魔猴君  知識堂   23天前

人氣 411

塑料無(wú)疑是增材制造中最常用的材料系列之一。它們與各種工藝兼容,為零件提供多種屬性和特征,無(wú)論它們是原型、工具還是最終使用的物體。它們有多種形式可供選擇,比如長(cháng)絲、顆粒、粉末、樹(shù)脂等。

那么,長(cháng)絲和顆粒它們的特點(diǎn)和應用是什么?它們與哪些 3D 打印工藝兼容?魔猴網(wǎng)將在這篇新的專(zhuān)門(mén)文章中和大家一起學(xué)習這些相關(guān)知識!

長(cháng)絲和顆粒是目前與增材制造兼容的兩種材料形式,盡管現在有金屬和陶瓷解決方案,但我們將只關(guān)注塑料。首先,有必要回到顆粒和塑料絲的定義。塑料顆粒,英文稱(chēng)pellet,是一種直徑0.5厘米的小球,可以通過(guò)熔化、模壓或擠出來(lái)制造各種塑料制品。因此,塑料顆粒是化學(xué)工業(yè)的關(guān)鍵要素。它們可用于特定機器的增材制造。長(cháng)絲是通過(guò)將塑料顆?;蚍鬯榈乃芰蠌U料與多種添加劑混合而獲得的熱塑性塑料。要獲得這種管子外觀(guān),必須使用長(cháng)絲擠出機。經(jīng)過(guò)幾個(gè)冷卻階段后,長(cháng)絲通過(guò)卷繞機獲得線(xiàn)軸,然后供 3D 打印機使用。

為了制造 3D 打印機的長(cháng)絲,您需要塑料顆粒(照片來(lái)源:Capifil)

長(cháng)絲和顆粒的特性和性能

塑料生產(chǎn)是一個(gè)巨大的市場(chǎng),近年來(lái)無(wú)論是在制造、就業(yè)還是投資方面,其數字都在不斷增加。這些塑料在離開(kāi)煉油廠(chǎng)時(shí)可以采取不同的形式:液體、粉末或顆粒。在所有情況下,它們都會(huì )被成型以生產(chǎn)各種零件,無(wú)論是通過(guò)模制、注射、熱成型,當然還有擠壓。如果我們首先對工業(yè)塑料顆粒感興趣,您應該知道它們在市場(chǎng)上數量極其眾多,并且根據其化學(xué)成分提供多種性能和特性。根據法國第n°2021-461號法令,它們被定義為“以不同形式銷(xiāo)售的外部尺寸大于0.01毫米且小于1厘米的塑料材料”。它們也可以有不同的顏色。

工業(yè)塑料顆粒是聚合物本身和化學(xué)添加劑的混合物。該制造過(guò)程中使用了多種聚合物,我們主要發(fā)現聚乙烯 (PE)、聚丙烯 (PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚苯乙烯 (PS) 甚至 PVC。顯然,根據所選擇的塑料顆粒,我們將獲得截然不同的機械特性和化學(xué)性能。  

塑料顆粒在市場(chǎng)上隨處可見(jiàn)(圖片來(lái)源:DEKRA Industrial)

顆粒在 3D 打印中的優(yōu)勢之一是它已經(jīng)用于更傳統的制造技術(shù),例如注塑成型。因此,這意味著(zhù),如果您使用在增材制造中合格的材料,那么如果您切換到注射,您將能夠使用相同的材料,而無(wú)需經(jīng)過(guò)資格階段。這是一個(gè)相當大的優(yōu)勢,對于生產(chǎn)所謂的“優(yōu)質(zhì)材料”原型以及使用制造商已經(jīng)認可的材料制造成品零件來(lái)說(shuō)都非常受歡迎。

如果我們現在看看細絲,它們的制造過(guò)程會(huì )更長(cháng),因為它涉及將塑料顆粒轉化為能夠擠出的管子。因此,需要采取幾個(gè)步驟:我們首先去除顆粒中的水分。然后,這些材料被熔化,以便能夠通過(guò)擠出機,該工具將為我們的長(cháng)絲提供管狀形狀。一旦形成,長(cháng)絲就在合適的浴中冷卻。然后將其放入線(xiàn)軸中以在 3D 打印機上使用。  

在將顆粒轉化為長(cháng)絲的過(guò)程中,您應該知道添加了添加劑,這必然會(huì )改變原材料。當使用燈絲 3D 打印零件時(shí),您將必須經(jīng)歷一個(gè)額外的材料鑒定階段。在兼容塑料方面,我們會(huì )發(fā)現多種類(lèi)型的聚合物,從PLA 到 ABS,包括彈性體和高性能塑料,如 PEEK 或 PEI。根據所選擇的燈絲,部件的特性會(huì )有所不同:如果我們尋求透明度,我們會(huì )選擇聚碳酸酯,而如果我們想要機械阻力,我們會(huì )選擇PEEK。  

請注意,某些塑料由于其化學(xué)成分而更難轉化為長(cháng)絲:因此,如果您選擇顆粒 3D 打印,您將在材料方面有更廣泛的選擇。

KIMYA 長(cháng)絲生產(chǎn)工廠(chǎng)(照片來(lái)源:Hervé Boutet)

兼容的3D打印工藝

無(wú)論您選擇塑料顆粒還是長(cháng)絲,首選的打印工藝都是擠出,更具體地說(shuō),長(cháng)絲的熔融沉積(FDM/FFF) 和顆粒的熔融顆粒制造 (FGF)。原理基本相同:我們加熱塑料材料,該塑料材料將通過(guò)擠出機逐層沉積在板上,形成最終物體。不同之處在于用于執行此擠壓的工具。

對于長(cháng)絲,3D 打印機使用配備步進(jìn)電機和齒輪的擠出機,允許長(cháng)絲向前或向后移動(dòng)。該喂料器的末端是一個(gè)加熱塊,顧名思義,它可以加熱材料。然后,該細絲進(jìn)入直徑在 0.4 至 0.8 毫米之間的噴嘴,噴嘴移動(dòng)以將細絲沉積在板上。根據您使用的材料,您將需要黃銅或銅噴嘴、加熱外殼、加熱壓板等。特別是熱塑性塑料將定義所需的機器類(lèi)型和打印參數。   

對于顆粒,擠出過(guò)程略有不同:3D 打印機使用料斗系統來(lái)吸收塑料球并將其推至熔融區域。然后顆粒軟化并通過(guò)噴嘴噴射,然后將材料逐層沉積在印刷板上。請注意,該噴嘴可以具有不同的直徑,通常大于使用細絲的 FDM 3D 打印機上使用的直徑。最后,這種類(lèi)型的擠出系統可以安裝在機械臂上,以提供更大的打印表面和靈活性

塑料顆粒的擠出系統與長(cháng)絲的擠出系統不同(照片來(lái)源:Pollen AM)

使用塑料顆粒將可以獲得比使用細絲更高的沉積速度和更大的體積。另一方面,精度和分辨率就不那么重要了。因此,我們傾向于對大型零件進(jìn)行 3D 打印顆粒,因為無(wú)需更換線(xiàn)材線(xiàn)軸,機器能夠不間斷地擠出大量顆粒。但請注意,3D 顆粒打印機無(wú)法縮回材料,這可能會(huì )在噴嘴處產(chǎn)生比 FDM 機器更大的塑料流量。為了中斷材料的流動(dòng),必須停止或堵塞噴嘴。因此,利用細絲 3D 打印來(lái)設計更復雜、更詳細的零件符合我們的利益。   

細絲或顆粒在3D打印中的應用

總體而言,顆?;蚣毥z 3D 打印的應用非常相似:原型制作、模具、成品零件,范圍很廣。但正如您所理解的,在開(kāi)始其中一項之前需要考慮一些本質(zhì)區別。  

在燈絲方面,由于其多功能性和市場(chǎng)上的可用性,它們提供了廣泛的應用。它們非常適合創(chuàng )建中等尺寸的零件,也適合需要一定程度的細節和精度的項目。細絲廣泛應用于快速原型制作領(lǐng)域,允許設計師和工程師在最終生產(chǎn)之前創(chuàng )建模型并進(jìn)行多次測試以評估概念。根據相關(guān)長(cháng)絲的特性,可以設計用于汽車(chē)、航空、食品、醫療行業(yè)等的零件。一些熱塑性塑料實(shí)際上具有防火和防煙功能;其他具有生物相容性;有些采用碳纖維加固,在保持輕質(zhì)的同時(shí)更耐用。  

Slicelab 設計并在 EXT 1270 Titan Pellet 3D 打印機上使用 PETG 顆粒打印的蒸汽椅

如果我們觀(guān)察顆粒,特別有趣的是可以通過(guò)混合不同類(lèi)型的塑料來(lái)創(chuàng )建定制配方。這種多功能性為多種應用打開(kāi)了大門(mén),特別是在衛生領(lǐng)域,可以開(kāi)發(fā)生物相容性材料來(lái)制造定制假肢和植入物。在汽車(chē)領(lǐng)域,顆粒用于制造儀表板元件、電纜支架、發(fā)動(dòng)機蓋和機械部件等定制零件,從而加快開(kāi)發(fā)過(guò)程并降低成本。它們在設計領(lǐng)域也很受歡迎,用于制作更大的家具和裝飾品。最后,要知道可以用回收材料設計顆粒,促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟的邏輯,這是我們當今社會(huì )特別重要的概念。這些相同的回收顆??捎糜谏a(chǎn)長(cháng)絲。

最后,正如本文前面提到的,在增材制造中使用顆粒對于材料原型制作特別有趣。由于 3D 打印和注射中的原材料相同,操作員將能夠 3D 打印其原型,在進(jìn)入批量生產(chǎn)之前將其提交測試和認證,而無(wú)需經(jīng)過(guò)額外的認證階段。對于制造商來(lái)說(shuō),這可以節省大量時(shí)間。

材料價(jià)格

長(cháng)絲在市場(chǎng)上隨處可見(jiàn),而且對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)往往更便宜。它們以線(xiàn)軸形式出售,一般為 750 克,這使得它們更易于管理和存儲。價(jià)格根據燈絲類(lèi)型而有所不同,但一般來(lái)說(shuō),您可以花大約 20-30 歐元買(mǎi)到一卷 PLA(最受歡迎的材料之一)。然而,一些更具體的細絲,例如柔性或復合細絲,可能更昂貴,每軸 30 至 50 歐元不等。此外,如果您經(jīng)常打印大型物體,耗材的成本會(huì )迅速增加。

與長(cháng)絲不同,顆粒通常以數公斤袋出售,這意味著(zhù)您可以一次購買(mǎi)大量材料。這可能意味著(zhù)更高的初始投資,因為袋裝顆粒的價(jià)格可能從 50 到 100 歐元甚至更多不等,具體取決于塑料的類(lèi)型和數量。從純粹的經(jīng)濟角度來(lái)看,顆粒往往勝過(guò)長(cháng)絲。每公斤顆粒的價(jià)格比長(cháng)絲便宜,主要是由于制造后者所需的加工過(guò)程。另一方面,想要購買(mǎi)少量塑料顆粒的用戶(hù)可能會(huì )難以找到所需的數量。  

因此應該記住,盡管由于批量購買(mǎi),顆粒的初始價(jià)格可能看起來(lái)更高,但從長(cháng)遠來(lái)看,對于經(jīng)常使用 3D 打印的用戶(hù)來(lái)說(shuō),它可能更有利。這當然取決于您的需求和預算。

一卷長(cháng)絲仍然相對容易接近(照片來(lái)源:La Nouvelle Ecole)

市場(chǎng)長(cháng)絲和顆粒制造商

3D打印市場(chǎng)上,有眾多的線(xiàn)材和顆粒制造商,每個(gè)制造商都為這個(gè)不斷發(fā)展的行業(yè)做出了自己的貢獻。如前所述,細絲因其易用性和可及性而廣受歡迎。 Polymaker、3DXtech、3D4Makers、Nanovia、ColorFabb 等公司提供種類(lèi)繁多的高品質(zhì)線(xiàn)材,從PLA到PETG再到ABS。大型化學(xué)家對該行業(yè)做出了重大貢獻,其中一些化學(xué)家開(kāi)發(fā)了自己的長(cháng)絲品牌,例如巴斯夫或贏(yíng)創(chuàng )。

在塑料顆粒方面,制造商更多是相同的化學(xué)集團——阿科瑪或沙特基礎工業(yè)公司僅舉兩例。我們還有 Felfil、3DXtech 或 Xtellar 等播放器。有些甚至專(zhuān)門(mén)利用回收廢物生產(chǎn)塑料顆粒,例如美國的re3D;其他公司則專(zhuān)注于顆粒和長(cháng)絲生產(chǎn),例如 KIMYA。

總之,這兩種塑料都具有適合不同制造情況的生產(chǎn)優(yōu)勢。確保使用正確的材料來(lái)最大限度地提高增材制造工藝的效率!



來(lái)源:3dnatives

   

文章分類(lèi)

魔猴折讓
魔猴迎賓
流程
廣告位
二維碼