Top 5 Industriële FDM Kunststoffen voor Topprestaties

Fused Deposition Modeling (FDM) is een eenvoudige en veelzijdige 3D-printtechnologie die gesmolten thermoplastisch materiaal gebruikt om een afgerond onderdeel te creëren. Tijdens dit proces wordt thermoplastisch FDM-materiaal gesmolten in de verwarmde printdus van de FDM-machine en vervolgens geëxtrudeerd op een ingesteld gereedschappad, laag voor laag, totdat het onderdeel gevormd is. FDM is een van de meest wijd gebruikte additieve productieprocessen beschikbaar vandaag.

Een veelvoorkomende misvatting is dat FDM alleen gebruikt kan worden voor 3D-prototyping en modellering. Feitelijk wordt FDM vaak gebruikt om industriële-sterkte, hoogpresterende onderdelen te creëren in de luchtvaart-, auto-, robotica- en elektronica-industrie. Veelvoorkomende voorbeelden omvatten vliegtuiginterieurcomponenten, vervangingsonderdelen voor auto's, en industriële hulpmiddelen en spanoorden. Het produceren van deze hoogpresterende onderdelen zou niet mogelijk zijn zonder het gebruik van hoogpresterende kunststoffen. Hier is alles wat u moet weten over vijf van de meest hoogpresterende materialen die in het FDM-proces gebruikt worden.

1. ULTEM® PEI

ULTEM®, de merknaam voor polyetherimide (PEI), is al meer dan 30 jaar een vast onderdeel in de productie-industrie en blijft een van de weinig commercieel beschikbare amorfe thermoplastische harsen die specifiek ontworpen zijn om extreme condities te weerstaan. Stabiel en lichtgewicht, kan dit FDM-kunststofmateriaal temperaturen van meer dan 217°C gedurende lange periodes weerstaan en stabiel blijven in fluctuerende temperaturen. Wat meer is, het is inherent vlamvertragend en produceert minimaal rook.

ULTEM's mechanische specificaties omvatten:

• Treksterkte bij breuk (73°F): 15.200 psi
• Bouwsterkte (73°F): 22.000 psi
• Rek bij breuk (73°F): 60%
• Smeltpunt: 426°F

Vanwege zijn sterkte en duurzaamheid wordt ULTEM® vaak gebruikt voor hoogpresterende industriële toepassingen zoals printplaten en voedselbereidings- en sterilisatieapparatuur. Ook, aangezien het scheuring weerstaat wanneer het in contact komt met vetten, oliën, alcoholen, zuren en andere waterige oplossingen, is ULTEM® ideaal voor auto-toepassingen en vliegtuigonderdelen.

U kunt ULTEM® vinden in transmissiecomponenten, brandblokkers, vliegtuigstoelbekledingen en meer. Voor al zijn sterktes, zouden productteams moeten weten dat dit FDM-materiaal erg duur is en gevoelig voor scheuring in de aanwezigheid van polaire gechloreerde oplosmiddelen.

2. Nylon 6

Nylons zijn een familie van hoogpresterende engineering thermoplasten bekend om het bieden van uitstekende sterkte en stijfheid zonder in te boeten op impactprestaties. Dit FDM-materiaal kan gecombineerd worden met een breed scala aan verschillende additieven om bepaalde chemische en mechanische eigenschappen te bereiken, wat het extreem veelzijdig en toepasbaar maakt op veel verschillende use-cases. Nylon 6, een verwerkbaar en hoog elastisch filament, is met name goed geschikt voor industriële FDM-toepassingen.

Nylon 6 heeft hoge sterkte bij hoge temperaturen, goede impactsterkte bij lage temperaturen, en goede vermoeidheidsweerstand. Plus, zijn gladde, glasachtige vezels bieden uitstekende slijtvasteheid. Veelvoorkomende toepassingen omvatten industriële touwen, elektrische moulages, brandstofsysteemcomponenten en vervangingen voor metalen lagers of busjes. De mechanische specificaties voor onversterkte Nylon 6 omvatten:

• Treksterkte: 76 MPa
• Bouwsterkte: 110 MPa
• Hardheid: 116, Rockwell R
• Smelttemperatuur: 428°F (220°C)

3. Acrylonitril Butadieen Styreen (ABS)

ABS is een zacht, rigide en impactbestendige hoogpresterende engineering thermoplast. Ingenieurs en productteams houden van het werken met dit materiaal omdat het mechanisch sterk en stabiel blijft over tijd, zonder in te boeten op bewerkbaarheid. ABS is erg lasbaar en gemakkelijk te verwerken met standaard machines, plus de lage smelttemperatuur maakt het met name goed geschikt voor verwerking op een FDM-machine. Ontwerpers houden van ABS's hoge oppervlaktehelderheid en uitstekende oppervlakte-aspect.

Mechanische specificaties voor ABS omvatten:

• Rek bij breuk: 10 – 50%
• Treksterkte bij breuk: 29,8 – 43 MPa
• Treksterkte bij yield: 29,6 – 48 MPa
• Bouwmodule: 1,6 – 2,4 GPa

Toch heeft dit FDM-kunststofmateriaal zijn nadelen. Hoewel ABS bestendig is tegen slijtage en impact, heeft het slechte weerbestendigheid en krast gemakkelijk. Het heeft ook slechte oplosmiddelweerstand tegen ketonen en esters. Bepaalde vetten zullen ABS laten spanningsscheuren krijgen. Als u om deze pijnpunten kunt werken, zult u zich wel vinden met een zacht FDM-materiaal voor industriële toepassingen. Veelvoorkomende toepassingen omvatten buitaansluitingen, auto-onderdelen en elektronische behuizingen.

4. Polycarbonaat (PC)

Polycarbonaat is een hoogpresterende, engineering-grade amorfe thermoplastische hars. Sterker dan polymethylaacrylaat (PMMA) en rigider dan nylon, is dit FDM-kunststof duurzaam en bekend om het behouden van zijn kleuring en sterkte over tijd en in stressvolle condities.

PC is lichtgewicht, slijtvaste, intrinsiek vlamvertragend, en thermisch stabiel tot 135°C. Het is ook bestendig tegen gedunne zuren, alifatische koolwaterstoffen en alcoholen. Echter, het is de moeite waard om op te merken dat PC gevoelig is voor slijtende alkalische reinigers en aromatische en gehalogeneerde koolwaterstoffen.

Vanuit een ontwerpstandpunt biedt PC ontwerpers ook veel flexibiliteit. Dit materiaal is hoogst transparant, kan 90% van het licht doorlaten evenals glas, en helder polycarbonaat heeft een brekingsindex van 1,584. PC-vel zijn ook beschikbaar in een verscheidenheid aan verschillende tinten die aan elke esthetiek zullen voldoen. Om FDM-transparant materiaal kristalhelder te houden, moeten ontwerpers in de gaten houden voor vergeling na langdurige blootstelling aan UV-licht. Veelvoorkomende toepassingen voor dit FDM-materiaal omvatten veiligheidshelmen, kogelvrij glas, auto koplamp lenzen, medische hulpmiddelen en elektrische componenten.

Mechanische specificaties voor polycarbonaat omvatten:

• Treksterkte: 9.500 psi
• Bouwmodule: 345.000 psi
• Warmtevervormingstemperatuur bij 264 psi: 270°F
• Coëfficiënt van lineaire thermische uitdijning: 3,8 in/in/°Fx10-5

5. Polyfenylensulfon (PPSF)

Net als polycarbonaat, is PPSF een zacht, transparant en intrinsiek vlamvertragend FDM-materiaal. Met een warmtevervormingstemperatuur van 274°C en een continue-gebruikstemperatuur van 260°C, is PPSF ideaal voor hoogpresterende kunststofonderdelen die in hoge-temperatuur omgevingen gebruikt zullen worden zoals stroomonderbrekers en vliegtuiginterieurs.

PPSF heeft ook goede elektrische isolerende en dielectrische eigenschappen, hoge weerstand tegen gammastraling en een erg laag waterabsorptiepercentage. Dit materiaal is ook fysiologisch inert, dus het is geschikt voor voedselcontact.

Mechanische specificaties omvatten:

• Treksterkte bij breuk: 75,8 – 76 MPa
• Rek bij breuk: 30 – 90%
• Bouwmodule: 2,38 – 2,41 GPa
• Dielectrische sterkte: 14,2 – 20 kV/mm

Het is de moeite waard om op te merken dat PPSF, zoals ULTEM®, prohibitief duur kan zijn voor sommige productteams om te gebruiken. Ook kan de lage helderheid bepaalde ontwerpparameters beperken.

De juiste FDM-kunststoffen kiezen voor uw volgende project

Fused deposition modeling is een veelzijdig additief productieproces goed geschikt voor prototyping, modellering en industriële-hoogpresterende onderdelen. ULTEM® (PEI), nylon, ABS, polycarbonaat en PPSF zijn alle FDM 3D-printmaterialen die de sterkte en hittebestendigheid hebben om op te staan tegen een reeks hoogpresterende toepassingen in veel sectoren.

Toch zijn deze vijf FDM-printmaterialen slechts de top van de ijsberg. Er zijn veel meer hoogpresterende kunststoffen om uit te kiezen en het is gemakkelijk voor productteams om overweldigd te raken door een zee van opties. Werken met een ervaren productiepartner maakt FDM-materiaalkeuze veel gemakkelijker.

Het Fast Radius team heeft jarenlange ervaring met 3D-printtechnologieën, inclusief FDM 3D-printen. Ons team van ervaren ontwerpers, ingenieurs en technologen kan u helpen het FDM-kunststofmateriaal te kiezen dat perfect is voor uw volgende project – en help de volledige productontwikkelcyclus te optimaliseren. Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen.

Voor meer over wanneer FDM en andere additieve productietechnologieën te gebruiken, bezoek het Fast Radius kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte