השימוש בתרמופלסטיים בעלי ביצועים גבוהים הפך להיות חשוב יותר ויותר בתחום ההדפסה התלת מימדית בשנים האחרונות, כאשר הטכנולוגיה עוברת בהדרגה מיצירת אב טיפוס מהיר לייצור חלקים מוגמרים. כתוצאה מכך, הדרישות לחומרי הדפסת תלת מימד ממשיכות לעלות, ותרמופלסטיים בעלי ביצועים גבוהים הופכים נפוצים יותר ויותר. תכונותיהם הופכות אותם לחלופה חסכונית למתכות מסוימות והן פופולריות בתחומים רבים, כולל תעופה וחלל ורפואה. בתוך משפחה זו אנו מוצאים פוליאריל אתר קטון (PAEK), שיכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות, אולי אתה מכיר PEEK ו-PEKK. יש חלופה זולה יותר, פוליאתרמימיד (PEI), חומר אמורפי המוכר יותר בשמו המסחרי ULTEM®. זה מגיע בצורת נימה התואמת למכונות FDM ותואם למכונות מסוימות, במיוחד אלה של Stratasys. בואו נסקור את התכונות העיקריות של ULTEM.
PEI פותח על ידי Joseph G. Wirth בשנות ה-80 ושווק על ידי GE Plastics תחת השם ULTEM. בשנת 2007 מכרה החברה את עסקי הפלסטיק שלה ל-Saudi Basic Industries Corporation (SABIC), ובכך השיגה את הפטנטים הרלוונטיים. למרות ש-ULTEM® זכה ליצרנים רבים בשל תכונותיו המכניות, הוא מתאים רק לייצור בקנה מידה גדול עם הופעת מדפסות FDM/FFF בעלות ביצועים גבוהים. המכבשים המשמשים עבור אלה חייבים להיות מסוגלים לעלות לטמפרטורות גבוהות כדי להמיס את התרמופלסטי.
ייצור ומאפיינים של ULTEM/PEI
ULTEM® היא משפחה של חומרים תרמופלסטיים אמורפיים העשויים מפוליאתירימיד (PEI). אחד המאפיינים העיקריים שלו הוא עיכוב בעירה: עיכוב בעירה גבוה, ייצור עשן נמוך ורעילות נמוכה. מאפיינים אלו מניבים תוצאות טובות מאוד בבדיקת FST (להבה, עשן, רעילות). כתוצאה מכך, ל-ULTEM® יש עמידות בטמפרטורה גבוהה עם אינדקס תרמי יחסי (RTI) של עד 180°C. ULTEM מתבלט גם בחוזק מעולה, קשיחות ויציבות מימדית, עמידות טובה לזחילה ועמידות כימית משמעותית. זנים שונים של ULTEM מאופיינים גם ביחסי משקל/חוזק גבוהים ואף מסוגלים להחליף מתכות מסוימות בשל תכונותיהם המכניות ודרגת העיבוד הגבוהה שלהן. חומרים אלו מגיעים בצבעים שונים, שקופים או אטומים.
חומרי ULTEM שומרים על חוזקם ועמידים בפני פיצוח קורוזיה כאשר הם נחשפים לנוזלי רכב ומטוסים, פחמימנים אליפטיים, אלכוהולים, חומצות ותמיסות מימיות חלשות. ל-ULTEM® 1010 חוזק מתיחה גבוה, המפגין חוזק חזק ועמידות. זה תואם ביולוגי ומאושר NSF 51 למגע עם מזון. זה יכול גם לעמוד בפני עיקור בקיטור.
לְפַתֵחַ
שימו לב גם לנוכחות של קופולימרים ULTEM, שיכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות יותר ולהתאים לצרכים שונים מבחינת כימיה וגמישות. SABIC השיקה גם מגוון אנרגיה מתחדשת מוסמך ISCC+. למכשירי ULTEM אלה, שהונדסו מפסולת ושאריות, אותם ביצועים ויכולת עיבוד גבוהים כמו למוצרים העשויים מדלקים מאובנים. עד אמצע 2023, חומרי ULTEM מתחדשים יהוו יותר מרבע מחומרי ULTEM המסופקים על ידי SABIC.
SABIC מציעה כיום 140 סוגי ULTEM®. הבה נציין אזכור מיוחד של ULTEM™ 9085 CG, המשמש לא רק בפנים תא הנוסעים בתחום התעופה והחלל, אלא גם בתחום הרכבות. ULTEM HU1010 משמש ביישומי מכשור רפואי ויישומים פרמצבטיים. זה תואם ביולוגי.
ULTEM/PEI בהדפסת תלת מימד
ניהול טמפרטורה הוא קריטי בעת הדפסת ULTEM®. יש לשמור על צורת החדר בכל עת, אחרת עלולות להופיע אי סדרים והידבקות השכבות השונות עלולה להיפגע. טמפרטורת מעבר הזכוכית של ULTEM גבוהה מאוד, ל-ULTEM1010 טמפרטורת מעבר זכוכית של 217°C (ULTEM9085 היא 185°C בטמפרטורה זו, הפולימר האמורפי משתנה ממצב קשה/זכוכיתי למצב רך/גומי להיפך. . לקבלת התוצאות הטובות ביותר, טמפרטורת תא ההדפסה צריכה להיות מעט מתחת לטמפרטורת מעבר הזכוכית. זה יבטיח שלחלק יש את הממדים הנכונים וישמור על התכונות המכניות שלו. טמפרטורות נמוכות מדי עלולות לגרום לחלקים להתעוות או אפילו להיסדק. לאחר השלמת ההדפסה, תא ההדפסה אמור להתקרר באיטיות ובאופן אחיד כך שגם קירור החלק יתרחש בהדרגה.
יישום של ULTEM/PEI
כפי שאתה יודע, PEI נמצא בשימוש נרחב בתחום התעופה והחלל, במיוחד ULTEM® 9085, בגלל המאפיינים שהוזכרו לעיל. זהו גם חומר הבחירה במגזרי הרכב, הרפואה והמזון, במיוחד בעיצוב מכשירי חשמל למטבח. תרמופלסטי זה נמצא בשימוש נרחב גם בכלי עבודה, בין אם עבור תבניות עיצוב, טפסות או מחברים שונים. Bombardier, למשל, משתמשת בחומר זה כדי לייצר את הכלים המותאמים אישית שלה, להתאים אישית רכיבים בקווי הייצור שלה, וגם לייצר חלקים מוגמרים לרכבות שלה.
