5 van de best presterende industriële FDM-kunststoffen

Fused Deposition Modeling (FDM) is een eenvoudige en veelzijdige 3D-printtechnologie die gesmolten thermoplastisch materiaal gebruikt om een ​​afgewerkt onderdeel te maken. Tijdens dit proces wordt thermoplastisch FDM-materiaal gesmolten in het verwarmde printmondstuk van de FDM-machine en vervolgens geëxtrudeerd op een vast gereedschapspad, laag voor laag, totdat het onderdeel is gevormd. FDM is een van de meest gebruikte additieve productieprocessen die momenteel beschikbaar zijn.

Een veel voorkomende misvatting is dat FDM alleen kan worden gebruikt voor 3D-prototyping en modellering. FDM wordt zelfs vaak gebruikt om industriële, hoogwaardige onderdelen te maken in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel-, robotica- en elektronica-industrie. Veelvoorkomende voorbeelden zijn vliegtuiginterieurcomponenten, vervangende onderdelen voor auto's en mallen en armaturen van industriële kwaliteit. De productie van deze hoogwaardige onderdelen zou niet mogelijk zijn zonder het gebruik van hoogwaardige kunststoffen. Hier is alles wat u moet weten over vijf van de best presterende materialen die in het FDM-proces worden gebruikt.

1. ULTEM® PEI

ULTEM®, de merknaam voor polyetherimide (PEI), is al meer dan 30 jaar een nietje in de maakindustrie en blijft een van de weinige commercieel verkrijgbare amorfe thermoplastische harsen die speciaal zijn ontworpen om extreme omstandigheden te weerstaan. Stabiel en lichtgewicht, dit FDM-kunststofmateriaal is bestand tegen temperaturen tot 217°C gedurende langere tijd en blijft stabiel bij fluctuerende temperaturen. Bovendien is het inherent vlamwerend en produceert het minimale rook.

De mechanische specificaties van ULTEM omvatten:

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

Vanwege zijn sterkte en duurzaamheid wordt ULTEM® vaak gebruikt voor hoogwaardige industriële toepassingen zoals printplaten en apparatuur voor voedselbereiding en sterilisatie. Omdat het bestand is tegen barsten wanneer het in contact komt met vetten, oliën, alcoholen, zuren en andere waterige oplossingen, is ULTEM® ook ideaal voor autotoepassingen en vliegtuigonderdelen.

U vindt ULTEM® in transmissiecomponenten, brandblokkers, vliegtuigstoelhoezen en meer. Ondanks al zijn sterke punten moeten productteams weten dat dit FDM-materiaal erg duur is en vatbaar is voor barsten in de aanwezigheid van polaire gechloreerde oplosmiddelen.

2. Nylon 6

Nylons zijn een familie van hoogwaardige technische thermoplasten die bekend staan ​​om hun uitstekende sterkte en stijfheid zonder afbreuk te doen aan de impactprestaties. Dit FDM-materiaal kan worden gecombineerd met een breed scala aan verschillende additieven om bepaalde chemische en mechanische eigenschappen te bereiken, waardoor het extreem veelzijdig en toepasbaar is voor veel verschillende gebruikssituaties. Nylon 6, een verwerkbaar en zeer elastisch filament, is bijzonder geschikt voor industriële FDM-toepassingen.

Nylon 6 heeft een hoge sterkte bij hoge temperaturen, een goede slagvastheid bij lage temperaturen en een goede weerstand tegen vermoeiing. Bovendien bieden de gladde, glasachtige oppervlaktevezels een uitstekende slijtvastheid. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer industriële snoeren, elektrische profielen, onderdelen van brandstofsystemen en vervangingen voor metalen lagers of bussen. De mechanische specificaties voor ongewapend Nylon 6 omvatten:

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

3. Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS)

ABS is een sterke, stijve en slagvaste hoogwaardige technische thermoplast. Ingenieurs en productteams werken graag met dit materiaal omdat het na verloop van tijd mechanisch sterk en stabiel blijft, zonder afbreuk te doen aan de verwerkbaarheid. ABS is zeer goed lasbaar en gemakkelijk te verwerken met standaard machines, plus de lage smelttemperatuur maakt het bijzonder geschikt voor verwerking op een FDM-machine. Ontwerpers waarderen de hoge oppervlaktehelderheid en het uitstekende oppervlakte-aspect van ABS.

Mechanische specificaties voor ABS zijn onder meer:

• Verlenging bij pauze:10 – 50%
• Treksterkte bij breuk:29,8 – 43 MPa
• Treksterkte bij opbrengst:29,6 – 48 MPa
• Flexurale modulus:1,6 – 2,4 GPa

Toch heeft deze FDM-kunststof ook nadelen. Hoewel ABS bestand is tegen slijtage en stoten, heeft het een slechte weersbestendigheid en maakt het gemakkelijk krassen. Het heeft ook een slechte oplosmiddelbestendigheid tegen ketonen en esters. Bepaalde vetten zorgen ervoor dat ABS spanningsscheuren veroorzaakt. Als je deze pijnpunten kunt omzeilen, heb je een sterk FDM-materiaal voor industriële toepassingen. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer pijpfittingen, auto-onderdelen en elektronische behuizingen.

4. Polycarbonaat (PC)

Polycarbonaat is een hoogwaardige, technische amorfe thermoplastische hars. Dit FDM-plastic is sterker dan polymethylmethacrylaat (PMMA) en stijver dan nylon. Het is duurzaam en staat erom bekend zijn kleur en sterkte in de loop van de tijd en in stressvolle omstandigheden te behouden.

PC is lichtgewicht, slijtvast, intrinsiek vlamvertragend en thermisch stabiel tot 135 °C. Het is ook bestand tegen verdunde zuren, alifatische koolwaterstoffen en alcoholen. Het is echter vermeldenswaard dat pc gevoelig is voor schurende alkalische reinigingsmiddelen en aromatische en gehalogeneerde koolwaterstoffen.

Vanuit ontwerpoogpunt biedt pc ontwerpers ook veel flexibiliteit. Dit materiaal is zeer transparant, kan 90% van het licht en glas doorlaten, en helder polycarbonaat heeft een brekingsindex van 1.584. PC-platen zijn ook verkrijgbaar in verschillende tinten die bij elke esthetiek passen. Om FDM transparant materiaal kristalhelder te houden, moeten ontwerpers letten op vergeling na langdurige blootstelling aan UV-licht. Veelvoorkomende toepassingen voor dit FDM-materiaal zijn onder meer veiligheidshelmen, kogelwerend glas, lenzen voor autokoplampen, medische apparatuur en elektrische componenten.

Mechanische specificaties voor polycarbonaat zijn onder meer:

• Treksterkte:9.500 psi
• Flexurale modulus:345.000 psi
• Hittedoorbuigingstemperatuur bij 264 psi:270°F
• Coëfficiënt van lineaire thermische uitzetting:3,8 in/in/°Fx10-5

5. Polyfenylsulfon (PPSF)

Net als polycarbonaat is PPSF een taai, transparant en intrinsiek vlamvertragend FDM-materiaal. Met een warmteafbuigingstemperatuur van 274°C en een continue gebruikstemperatuur van 260°C is PPSF ideaal voor hoogwaardige kunststof onderdelen die zullen worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen, zoals stroomonderbrekers en vliegtuiginterieurs.

PPSF heeft ook goede elektrisch isolerende en diëlektrische eigenschappen, een hoge weerstand tegen gammastralen en een zeer lage waterabsorptie. Dit materiaal is ook fysiologisch inert, dus geschikt voor contact met voedsel.

Mechanische specificaties omvatten:

• Treksterkte bij breuk:75,8 – 76 MPa
• Verlenging bij pauze:30 – 90%
• Flexurale modulus:2,38 – 2,41 GPa
• Diëlektrische sterkte:14,2 – 20 kV/mm

Het is vermeldenswaard dat PPSF, net als ULTEM®, voor sommige productteams onbetaalbaar kan zijn om te gebruiken. Ook kan de lage helderheid bepaalde ontwerpparameters beperken.

De juiste FDM-kunststoffen kiezen voor uw volgende project

Fused deposition-modellering is een veelzijdig additief fabricageproces dat zeer geschikt is voor prototyping, modellering en hoogwaardige onderdelen van industriële kwaliteit. ULTEM® (PEI), nylon, ABS, polycarbonaat en PPSF zijn allemaal FDM 3D-printmaterialen die de sterkte en hittebestendigheid hebben om bestand te zijn tegen een reeks hoogwaardige toepassingen in vele sectoren.

Toch zijn deze vijf FDM-printmaterialen slechts het topje van de ijsberg. Er zijn tal van andere hoogwaardige kunststoffen om uit te kiezen en het is gemakkelijk voor productteams om overweldigd te worden door een zee van opties. Werken met een ervaren productiepartner maakt de selectie van FDM-materiaal veel gemakkelijker.

Het Fast Radius-team heeft jarenlange ervaring met 3D-printtechnologieën, waaronder FDM 3D-printen. Ons team van ervaren ontwerpers, ingenieurs en technologen kan u helpen bij het kiezen van het FDM-kunststofmateriaal dat perfect is voor uw volgende project - en helpen bij het optimaliseren van de volledige levenscyclus van productontwikkeling. Neem vandaag nog contact met ons op om aan de slag te gaan.

Ga voor meer informatie over het gebruik van FDM en andere additieve productietechnologieën naar het Fast Radius-informatiecentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?