Serat karbon diperkuat pps sebagai alternatif untuk mengintip

Aplikasi industri untuk teknik termoplastik seperti PC dan termoplastik kinerja tinggi seperti Peek tumbuh. Dalam bentuk filamen tercetak 3D, bahan -bahan ini menawarkan alternatif ringan untuk logam seperti baja dan aluminium di industri seperti kedirgantaraan dan energi. Memperkuat plastik berkinerja tinggi ini dengan aditif dapat lebih meningkatkan kinerja mereka. Misalnya, serat karbon pendek menambah kekuatan dan kekakuan dan dapat ditambahkan ke plastik teknik rendah hingga menengah serta plastik berkinerja tinggi. Selama nozzle printer 3D dapat menangani bahan abrasif, komposit ini dapat dicetak seperti termoplastik biasa. Kelemahan utama untuk komposit kinerja tinggi, seperti mengintip yang diperkuat, adalah biaya tinggi dari perangkat keras pencetakan 3D yang diperlukan. Bahan-bahan ini membutuhkan suhu ekstrusi dan ruang yang sangat tinggi, dan harga perangkat keras yang tepat (seringkali dalam kisaran enam digit) sering mengimbangi manfaat biaya keseluruhan dari teknologi pencetakan 3D plastik.

Apa itu PPS?

Polyphenylene sulfide (PPS) adalah termoplastik semi-kristal yang dapat dikategorikan sebagai plastik berkinerja tinggi bersama dengan bahan-bahan seperti Peek dan PEI. Dibandingkan dengan termoplastik standar dan rekayasa, dan merupakan penghambat api. Properti yang paling diinginkan, bagaimanapun, adalah ketahanan kimianya yang sangat baik: PPS tahan terhadap banyak asam, basa, pelarut, dan beberapa agen pengoksidasi yang kuat (dalam kondisi tertentu). Untuk pengoksidasi yang kuat seperti klorin dioksida, pelapis atau lapisan mungkin diperlukan. Karena sifatnya yang diinginkan dan harga yang menguntungkan dibandingkan dengan Peek, PPS memiliki berbagai aplikasi di berbagai industri. Sifat mekanis dan kimianya membuatnya berguna dalam pemrosesan otomotif, energi dan kimianya, sementara keterbelakangan nyala dan sifat pemusnahan diri menjadikannya bahan pilihan untuk komponen listrik dan elektronik seperti perangkat SMT, rumah motor dan segel transistor. Tidak hanya mengesankan dari sudut pandang termoplastik, PPS sering digunakan sebagai alternatif sejati untuk logam seperti baja dan aluminium. Stabilitas termal dan ketahanan kimianya yang sangat baik memungkinkannya digunakan dalam lingkungan kimianya yang keras, sementara ketahanannya terhadap korosi dan efek cairan otomotif luar biasa. PPS sebagai bahan material komposit untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan, PPS dapat diperkuat dengan aditif seperti seperti itu sebagai serat karbon pendek atau serat gelas untuk membentuk komposit. Faktanya, PPS lebih umum dijual sebagai bahan "diisi" daripada tidak terisi. Menurut para peneliti, "penambahan karbon dapat secara signifikan meningkatkan sifat mekanik, sifat tribologis, integritas struktural pasca-kebakaran, dan konduktivitas listrik/termal ...... PPS campuran dan komposit."

PPS yang diperkuat serat karbon dapat digunakan dalam aplikasi yang mirip dengan PPS yang tidak terisi. Namun, sifat mekanik yang ditingkatkan menjadikannya bahan yang cocok untuk komponen seperti alat, jig dan perlengkapan. Komposit PPS sangat cocok untuk manufaktur aditif FFF industri, karena printer 3D ini tidak dapat mencetak bahan seperti serat karbon murni.

PPS Pencetakan 3D

PPS, keduanya tidak terisi dan dalam bentuk komposit, menawarkan cara yang cukup layak untuk mencetak bagian termoplastik kinerja tinggi 3D. Ini dimungkinkan oleh suhu cetak sekitar 320 ° C, yang tinggi tetapi tidak terlalu tinggi.

Sementara suhu ekstrusi 320 ° C berada di luar kemampuan sebagian besar printer 3D FFF, secara signifikan lebih rendah dari ~ 400 ° C yang dibutuhkan untuk mengintip cetak 3D. ; Jenis printer 3D yang diperlukan untuk mencetak PPS adalah suatu tempat antara printer FFF kelas industri dan printer FFF suhu tinggi khusus. Printer tingkat produksi yang andal berharga sekitar $ 10.000, sementara mesin suhu tinggi canggih seperti Stratasys Fortus 450MC berharga sekitar $ 150.000, yang bisa mahal untuk SMB. Saat mencetak PPS yang diperkuat serat karbon, daya tahan printhead harus dipertimbangkan selain suhu, karena serat berpotongan pendek lebih abrasif daripada substrat termoplastik dan karenanya dapat merusak perangkat keras kuningan biasa. Permukaan build yang cocok untuk PPS adalah lembaran PEI, dengan lapisan cetak dipanaskan hingga sekitar 80 ° C. Untuk bagian PPS cetak 3D yang kompleks dicetak pada ekstruder ganda, bahannya kompatibel dengan bahan pendukung PVA. PP cetak 3D yang diperkuat dengan serat karbon cocok untuk aplikasi seperti prototipe fungsional, perkakas untuk cetakan dan proses lainnya, dan alat bantu manufaktur seperti perlengkapan. Industri yang menggunakan filamen PPS yang diperkuat termasuk otomotif, kereta api, dan kedirgantaraan. Sistem manufaktur aditif berkinerja tinggi dan berbiaya rendah memungkinkan lebih banyak pengguna untuk mencetak 3D dengan PPS. Misalnya, Ultimaker Factor 4, yang mulai pengiriman pada Mei 2024, menampilkan inti cetak yang sangat tahan abrasi yang mampu mencetak pada suhu hingga 340 ° C-cukup untuk mencetak PPS yang diperkuat serat karbon dan banyak termoplastik rekayasa. Sistem modern seperti Factor 4 unik karena diposisikan di pasar tengah. Terlepas dari kemampuannya untuk mencetak bahan kinerja yang benar-benar tinggi seperti PPS yang diperkuat serat karbon, faktor 4 lebih dihargai di sepanjang garis printer 3D desktop tingkat profesional yang khas daripada printer 3D mengintip suhu tinggi. Untuk memenuhi kebutuhan pengguna di industri seperti elektronik dan otomotif, Ultimaker juga telah mengembangkan bahan kompositnya sendiri, Ultimaker PPS CF, khusus untuk digunakan dengan faktor 4. Materi ini menawarkan aliran yang konsisten dan sifat material yang ideal, diformulasikan untuk memberikan kinerja tinggi dan kemudahan pencetakan. Kombinasi printer dan material juga mencapai akurasi dimensi yang sangat baik dengan penyusutan minimal dibandingkan dengan Peek. Seperti bahan PPS serat karbon lainnya, Ultimaker PPS CF sangat direkomendasikan untuk pembuatan prototipe fungsional dan pembuatan komponen yang tidak langsung, tetapi ketahanan kimia dan panas yang sangat baik membuka jalan bagi berbagai aplikasi, termasuk bagian penggunaan akhir. PPS-CF yang diformulasikan Ultimaker adalah Flame-Retardant (V0-94) dan menjamin warpage rendah di sebagian besar, menjadikannya cocok untuk filamen CF PPS lainnya. PPS-CF yang diformulasikan Ultimaker adalah penghambat api (V0-94) dan juga menjamin warpage rendah di sebagian besar, membedakannya dari pemasok filamen CF PPS lainnya.

Komponen aplikasi utama adalah:

Pengencang transportasi udara

Braket ini digunakan untuk mengikat kargo udara dengan aman atau untuk memuat komponen dengan aman dalam paket udara. Oleh karena itu harus tahan suhu, sangat kuat dan stabil, dan tahan terhadap bahan kimia - persyaratan aplikasi semuanya dapat dipenuhi dengan PPS lih. Keuntungan lain dari manufaktur aditif adalah bahwa desain dapat diadaptasi secara iteratif dan, berkat bahan yang digunakan, semua iterasi dapat memenuhi sertifikasi yang diperlukan.

Katup pompa tekanan tinggi

Jenis katup pompa ini dipasang di kereta yang mengangkut cairan atau bahan kimia. Namun, karena telah menjadi komponen usang (tidak lagi dalam produksi), seluruh rakitan pompa perlu diganti dengan biaya sekitar € 5.000. Menggunakan PPS CF, sekarang dapat dicetak 3D, sehingga masih memenuhi standar UL94 V0 untuk tidak mudah terbakar dan juga dapat digunakan dengan asam panas.

Braket Sensor

Braket sederhana ini digunakan pada jalur produksi dan di sekitar lapangan untuk dengan cepat memasang sensor, kamera atau ekstensi yang diperlukan lainnya. Memprioritaskan komponen untuk menahan beban ekstrem saat digunakan di luar ruangan, termasuk kondisi cuaca, ketahanan benturan atau kondisi kebakaran

Kemungkinan baru

PPS yang diperkuat serat karbon adalah bahan kinerja tinggi untuk beberapa aplikasi industri yang paling menuntut. Beberapa pengguna akhir manufaktur aditif mungkin percaya bahwa mereka membutuhkan bahan dan perangkat keras paling mahal untuk mencapai kualitas tingkat teknik dan tingkat kebebasan desain yang tinggi. Namun, Ultimaker Factor 4 dan bahan PPS CF yang diformulasikan khusus menunjukkan bahwa ini tidak lagi terjadi.

Kemungkinan baru

PPS yang diperkuat serat karbon adalah bahan kinerja tinggi untuk beberapa aplikasi industri yang paling menuntut. Beberapa pengguna akhir manufaktur aditif mungkin percaya bahwa mereka membutuhkan bahan dan perangkat keras paling mahal untuk mencapai kualitas tingkat teknik dan tingkat kebebasan desain yang tinggi. Namun, Ultimaker Factor 4 dan bahan PPS CF yang diformulasikan khusus menunjukkan bahwa ini tidak lagi terjadi.