Jak drukować 3D PVDF: Ustawienia i aplikacje do druku 3D Drukowanie nowego materiału FDM

Jakie są aplikacje dla PVDF?

Fluorek poliwinylidenu, czyli PVDF, istnieje od lat sześćdziesiątych. Jego odporność na promieniowanie jądrowe sprawiła, że ​​stał się materiałem, który można wykorzystać w przemyśle jądrowym; był również używany w celulozie i papierze. Jego zastosowania zostały następnie rozszerzone na rury i przewody rurowe dla zakładów chemicznych, podziemnego przechowywania paliwa, morskich platform wiertniczych i innych.

Do niedawna PVDF nie było postrzegane w branży druku 3D, ale to się zmienia. Więcej niż jedno przedsiębiorstwo ma teraz włókno wykonane z materiału Kynar PVDF firmy Arkema, a niektóre z nich są podobno pracujące nad innymi filamentami PVDF od innych dostawców, które mogą obejmować Solvay (Solef), Daikin (Neoflon lub Polyflon), Kureha (KF Polymer) lub 3M Dyneon. Brian Alexander, globalny menedżer aplikacji produktowych Business Incubation-Additive Manufacturing w firmie Solvay powiedział firmie 3DPrint.com, że: "Dostosowujemy nasze materiały i opracowujemy określoną klasę dla danej technologii AM. Mamy duże doświadczenie z różnymi fluoropolimerami, w tym z PVDF, dla których opracowujemy zoptymalizowane włókno do procesu FFF / FDM. "

Nile Polymers, z siedzibą w Centreville w stanie Utah, niedawno rozpoczęto oferując to, co nazywa Fluorinar-H, włókno na bazie Kyninu przeznaczone do drukowania 3D w przemyśle. Mają one w 100% stopień Kynar, podczas gdy inne produkty stanowią mieszanki, w tym włókno kopolimerowe PVDF Fluorarium-C Nile Polymers. Inne firmy oferujące produkty oparte na Kynar to 3DXTech i Convena Polymers.

Co jest specjalnego w PVDF?

Co jest takiego specjalnego w PVDF i dlaczego może stać się poszukiwanym materiałem do drukowania 3D? Istnieje czynnik odporności jądrowej, który powinien odpowiadać rosnącej liczbie zastosowań druku 3D w energetyce jądrowej. Jest również wysoce odporny na chemikalia, działa długo i długo w kontakcie z szeroką gamą chemikaliów, w tym oleju, gazu i smarów, a także w pełni halogenowanych węglowodorów, alkoholi, kwasów i zasad. Jest również odporny na promieniowanie UV i może być wystawiony na działanie promieni słonecznych przez wiele lat bez utraty właściwości mechanicznych. Ma doskonałe właściwości uwalniania materiału, można go sterylizować promieniami gamma bez utraty wytrzymałości na rozciąganie oraz ma niską charakterystykę dymu i płomienia - żywica podstawowa ma wartość V-0. Ma również wysoką temperaturę ciągłego stosowania do 150ºC.

PVDF nie jest higroskopijny, co oznacza, że ​​nie pochłania wilgoci i nie wymaga specjalnychsuszenie lub przechowywanie, w przeciwieństwie do materiałów takich jak PLA i nylon. Ma długotrwałą stabilność hydrolityczną i jest bezpieczna dla żywności w swojej czystej postaci.

PVDF doskonale nadaje się do wielu różnych zastosowań. Ze względu na wysoką wytrzymałość mechaniczną, odporność chemiczną i niską przepuszczalność Kynar stosuje się jako powierzchnię kontaktową do produkcji, przechowywania i przenoszenia cieczy korozyjnych. Stosuje się go również w komponentach mechanicznych, naczyniach gotowych, zbiornikach, pompach, zaworach, filtrach, wymiennikach ciepła, obudowach wieżowych, systemach rurowych i wielu innych. Odporność na ogień, chemikalia, uderzenia i ścieranie sprawia, że ​​jest dobrym kandydatem na przewody i kable, a także ma wiele zastosowań w elektryczności i elektronice, takich jak osłony ochronne, izolacja dla kabli plenum i kabli komunikacyjnych

W przemyśle motoryzacyjnym Kynar stosuje się jako wykładzinę barierową dla linii paliwowych i pomp paliwowych na stacjach benzynowych, w foliach dekoracyjnych, jako spoiwo w akumulatorach HEV / EV, jako formowane i kształtowane termicznie elementy nadwozia oraz jako wykładziny skrzyni ładunkowej do ochrony antykorozyjnej.

Jakie są zastosowania druku 3D w PVDF?

To niektóre z ogólnych zastosowań PVDF, ale co z drukowaniem 3D? Jako materiał do drukowania 3D, czysty PVDF jest tak nowy, że nie został jeszcze sprawdzony na szeroką skalę, ale jego wyżej wymienione cechy sprawiają, że jest on obiecującym kandydatem do zastosowań drukowanych 3D w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym, a także w elektronice, budownictwie materiały i zastosowania jądrowe. Może to być dobry materiał do prototypowania i produkcji małych ilości, szczególnie w dziedzinach wymagających odporności chemicznej, takich jak zawory przemysłowe.

Firma 3DPrint.com skontaktowała się z producentami włókien PVDF, aby dowiedzieć się więcej. Guillaume de Crevoisier z Arkemy powiedział nam, że "filamenty oparte na Kynar® PVDF firmy Arkema są wyjątkowe, ponieważ są silniejsze i bardziej izotropowe niż wiele innych materiałów do druku wytłaczanego."

Howard Fisher z Nile Polymers odpowiedział do nas z przykładami użycia PVDF w drukowaniu 3D:

"W zeszłym tygodniu wydrukowaliśmy trzyczęściowy zacisk do zautomatyzowanej stacji do napełniania butelek, gdzie wymagano polimeru o wysokiej czystości i identyfikowalności partii powrót do punktu produkcji. Ukończyliśmy również serię wydruków kołnierzowych o średnicy 1, 2 i 3 cala na 6-calowych króćcach rur. Zostaną one umieszczone w podwójnym laminowanym zbiorniku kwasu PVDF / FRP i zgrzewanym gazem do wewnętrznej wykładziny zbiornika, która również jest wytwarzana z PVDF. Naszodbitki są stosowane jako okładziny dla odporności chemicznej, a następnie owinięte kompozytem z włókna szklanego w celu zapewnienia wytrzymałości mechanicznej. Drukujemy wiele filtrów dla ręcznie pompowanego systemu oczyszczania wody. Filtry PVDF pozwolą na agresywne czyszczenie chemiczne. Projektujemy pojemniki do przechowywania chemikaliów stosowane w aplikacjach farmaceutycznych. Pod względem radykalnym zostały wykonane ze stali nierdzewnej, ale są podatne na wzrost biofilmu, który wymaga procedur CIP (clean in place). CIP powoduje zanieczyszczenie rdzy lub rdzy na powierzchni stali nierdzewnej i ewentualne zanieczyszczenie procesowe. Wydrukujemy te naczynia w Fluorinar-C i zamontujemy sanitariaty bezpośrednio w druku. "

" Kiedy po raz pierwszy wyprodukowaliśmy włókno Fluorinar-H mieliśmy problemy z wypaczeniem na płycie podstawy. To ograniczyło nasze wydruki do małych kształtów o niskim naprężeniu, które często wymagały dużych brzegów. Drukowanie było możliwe, ale nie optymalne. Rozpoczęliśmy eksperymenty z różnymi odmianami kopolimeru PVDF i znaleźliśmy włókno, które dobrze łączyło się z klejem w postaci polioctanu winylu (PVA) nałożonym na podgrzewane podłoże do drukowania szkła. W naszym Ultimaker 3 wydrukowaliśmy wiele różnych części, a naszym jedynym ograniczeniem jest wielkość objętości wydruku. Zero wypaczenia. Nie jest wymagana ogrzewana komora. Nie wymaga kosztownej drukarki. Teraz chemicy i inżynierowie są w stanie tworzyć funkcjonalne części praktyczne na drukarkach klasy konsumenckiej. Obawiam się, że tak duża część wydruków z drukarek 3D to śmieci. Często trudno jest znaleźć ekscytujące, rzeczywiste aplikacje do plastikowych wydruków 3D poza prototypowaniem, ponieważ dostępne tworzywa sztuczne są bezwartościowe. Chcę to zmienić z Fluorinar-C PVDF. "

Volker Kappius z firmy Convena powiedział firmie 3DPrint.com,

" Rzeczywiste wytłaczanie filamentów PVDF do zastosowania w druku 3D jest już sztuką samego siebie. Virgin PVDF może powodować luzy skurczowe w żarniku w pewnych okolicznościach podczas chłodzenia po wytłaczaniu. Te puste przestrzenie są nie tylko problemem kosmetycznym, ale mogą prowadzić do niespójnej zgodności wymiarowej drukowanej linii warstw. Wszystko, co mogę powiedzieć, to to, że PVDF działa bardzo sprawnie w standardowych drukarkach 3D o temperaturze i płynie o wiele lepiej niż na przykład PLA lub ABS. "

Bart Ebus odsprzedawcy 3Dogg powiedział firmie 3DPrint.com, że < p> "PVDF-C (kopolimer) jest bardzo łatwy do drukowania, na praktycznie dowolnej drukarce 3D. Nie ma prawie żadnych wypaczeń, a duże obiekty również nie stanowią problemu. Z drugiej strony PVDF-H jest znacznie trudniejszeprint. "

Ustawienia

PVDF nie jest materiałem super-wysokotemperaturowym, a punkt, w którym można go drukować na większości drukarek 3D z otwartym materiałem, jest ekscytujący. Powinien być wytłaczany w temperaturze 240-260ºC, gdzie podgrzane łóżko w temperaturze 100ºC może pomóc w zapobieganiu wypaczenia. Najlepszą powierzchnią do zadrukowania jest zwykle arkusz PEI, za pomocą kleju w sztyfcie (ale Howard i Bart Ebus drukują bezpośrednio na szkle za pomocą kleju w sztyfcie). PVDF sprawdza się najlepiej, gdy wytłaczanie odbywa się względnie powoli w zakresie od 10 do 30 mm / s. Bart Ebus wspomniał, że jego najlepsze ustawienia w Creatbot F160 pokazały, że używa on "temperatury dyszy 250ºC, temperatury złoża 100ºC przy 20 mm / sz brzegiem i używania Elmers Purple do adhezji.

Koszt < / p>

Wadą filamentu PVDF jest to, że jest drogi. Nie jest to jednak rodzaj żarnika, który przeciętny twórca zamierza kupić - jest to bardziej typowy materiał o charakterze przemysłowym. Jego doskonałe właściwości również powinny być opłacalne. Nile Polymers sprzedaje 500 gramów włókno Fluorinar-H o średnicy 1,75 mm i 2,85 mm za 100 USD. 3DXtech sprzedaje to, co twierdzą, że jest bezpiecznym PVDF z ESD za 170 USD za 500 gramów. Chociaż nie jesteśmy pewni, jaki jest protokół testowy w filamencie. Ciekawe jest również to, że nie stosowali oni granulatu Quadrant Symadit ESD Safe, ale najwyraźniej zdecydowali się na Kynar, a następnie ochronili go przed ESD, samemu go skomponując? Regularna szpula PVDF kosztuje 130 USD w 3DXtech na 500 gramów. Oba są oparte na Arkemie Kynar. Covena nie publikuje cen na swojej stronie filamentów, ale używa również Kynar do żarnika, ale ma również 3M Dyneon PVDF, który sprzedaje jako granulat do przemiału i dziewicze. Na 3Dogg szpula o gramaturze 500 gramów PVDF-H i PVDF-C wynosi 125 euro.

Bezpieczeństwo

Inną ważną rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że PVDF powinien być zawsze używany tylko w zamknięta drukarka 3D z filtrami. Materiał PVDF nigdy nie powinien być ogrzewany powyżej 350 ° C, ponieważ wtedy uwolni toksyczne opary, takie jak fluorowodór. Przejściu do bardziej przemysłowych materiałów powinny również towarzyszyć przemysłowe normy bezpieczeństwa.

Wnioski

Opracowanie PVDF jako materiału do drukowania 3D powinno otworzyć wiele drzwi dla nowych zastosowań druku 3D. Fakt, że można go wydrukować 3D na przeciętnej stacjonarnej drukarce 3D, może doprowadzić do szerokiego zastosowania. Firmy przemysłowe, które przyzwyczaiły się już do pracy z PVDF, z zadowoleniem przyjmą ten rozwój. Aplikacje, które może PVDFwiele z nich jest używanych, a jego wydanie jako materiału do drukowania 3D to kolejny krok w kierunku rozszerzenia wykorzystania druku 3D do produkcji przemysłowej.

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się swoimi przemyśleniami poniżej.