3D-print giver en verden af muligheder for at skabe funktionelle dele, der er mere overkommelige og kan tilpasses end dem, der er lavet med traditionelle fremstillingsteknikker. Men du skal være omhyggelig med at matche det materiale, du printer, med dine specifikke krav til ydeevne. Den nyligt udgivne UltiMaker PET CF er et kulfiberkompositmateriale, der har imponerende styrke, stivhed og varmebestandighed, hvilket gør det perfekt til at skabe højtydende dele.
Men PET CF er også det første materiale fra UltiMaker, der kan forbedres til endnu bedre ydeevne. Det skyldes, at PET CF er designet og testet med udglødning i tankerne. Annealing er en efterbehandlingsprocedure, der bruges til at forfine 3D-printede dele og forbedre deres strukturelle integritet og holdbarhed. I denne guide undersøger vi fordelene ved at udgløde dine PET CF-dele og viser dig, hvordan du gør det.
Hvad er udglødning?
Udglødning er en varmebehandlingsproces, der traditionelt bruges i metallurgi og glasfremstilling til at aflaste spændinger, øge duktiliteten og forbedre materialeegenskaberne. Det grundlæggende princip er at opvarme et materiale til en bestemt temperatur ved hjælp af en specialovn og derefter afkøle det med en kontrolleret hastighed.
Når det anvendes på 3D-printede dele, især dem, der er lavet af halvkrystallinske materialer som PET CF og nylonkan udglødning forbedre mekaniske egenskaber som trækstyrke, stivhed og varmebestandighed. Resultaterne af udglødningen vil variere afhængigt af det anvendte materiale. Af den grund kan processen være kompliceret og give uventede resultater. UltiMaker PET CF er imidlertid designet specielt med udglødning for øje.
Hvorfor skal du udgløde UltiMaker PET CF?
PET CF er særligt velegnet til udglødning på grund af sin halvkrystallinske struktur. Mange 3D-printpolymerer som f.eks. ABS og PETG har en amorf struktur, hvilket betyder, at polymerkæderne i dem er arrangeret på en kaotisk måde. Det svarer til en skål spaghetti på molekylær skala. Krystallinske strukturer består af ordnede kæder, der resulterer i bedre styrkeegenskaber. Et halvkrystallinsk materiale som PET CF kan krystalliseres ved at opvarme det til dets glasovergangspunkt, så polymerkæderne i det bliver mere organiserede og derfor stærkere.
PET CF's egnethed kombineret med den omfattende testning og validering, som vi udførte, mens vi udviklede det, gør det til den perfekte kandidat til annealing. Hvis du følger retningslinjerne i denne artikel, vil du ende med et emne, der er stærkere, stivere og mere varmebestandigt. Vi har også givet tal for ydeevnen for både standard- og udglødningsversionerne af materialet i PET CF tekniske databladeså du kan vide, hvordan dit endelige emne vil præstere.
Baseret på disse tal kan du forvente følgende præstationsforøgelser:
- En styrkeforøgelse på 30%.
- En forøgelse af stivheden på 10
- En stigning i varmebestandighed fra 80 °C til 180 °C
Disse forbedringer er enorme og gør PET CF til en levedygtig erstatning for metal- og kulfiberdele, der er skabt ved hjælp af dyre traditionelle fremstillingsteknikker.
Før vi forklarer, hvordan du kan opnå disse imponerende forbedringer, skal vi lige tale om ulemperne ved at udgløde dine dele, og i hvilke situationer du måske bør undgå at gøre det.
Ulemperne ved at udgløde dine dele
For det første vil dit emne skrumpe en smule, når det udglødes. Det er en af grundene til, at processen er så kompliceret. Det er også muligt, at dit emne bliver skævt eller hænger, mens det opvarmes. Men heldigvis kan vi kompensere for begge disse problemer. Vi vil forklare hvordan i det næste afsnit af denne blog.
Den anden og mere alvorlige ulempe er, at der vil være en reduktion i nogle af de specifikke mekaniske egenskaber ved dit emne. Det gælder især slagfasthed og modstandsdygtighed over for Z-adhæsion. Din del vil være mindre modstandsdygtig over for tryk vinkelret på den retning, den blev printet i. Du kan forvente et fald i trækstyrken i Z-aksen på omkring 15%. Derfor er det vigtigt, at du nøje overvejer, hvordan din del orienteres under printningen, så din endelige del ikke svækkes i den retning, hvor den udsættes for kraft.
Sådan udglødes PET CF
For at sikre succes, når du udgløder dit emne, skal du overveje kravene til udglødning på hvert trin. Det starter med at vælge (eller designe) din 3D-model. Udglødningsprocessen fungerer ikke godt på modeller med tynde vægge. For at opnå de bedste resultater bør du undgå vægge med en tykkelse på mindre end 4 mm og forsøge at overholde bedste praksis for design af dele.
Dernæst skal du kompensere for krympeprocessen, når du skærer din del i skiver. For PET CF er krympningen under udglødningen - 0,3 % i XY-aksen og - 1,7 % i Z-aksen. Du kan kompensere for dette manuelt ved at forstørre din del, men det er ikke nødvendigt, når du bruger UltiMaker Cura. I stedet kan du vælge den professionelt skræddersyede intentionsprofil for udglødning, og den vil automatisk anvende de relevante kompensationer.
Endelig skal du sørge for, at der bruges understøtninger, hvis din del har betydelige udhæng eller broer. Det skyldes, at disse elementer kan synke under udglødningsprocessen. Du kan vælge at bruge enten almindelige støtter (støttestrukturer printet med PET CF) eller multimaterialestøtter ved hjælp af UltiMaker Breakaway-støttematerialet.
Når du har valgt udglødningsprofilen, kan du udskære og printe dit emne. Når du fjerner din del fra printeren, må du ikke tage den af byggepladen. Det skyldes, at emnet skal udglødes i den samme retning, som det blev printet i. En nem måde at sikre dette på er at lægge printet i udglødningsovnen, mens det stadig er fastgjort til byggepladen, og samtidig sørge for, at eventuelle støtter forbliver på plads. Både flexplader og glasplader kan bruges i en udglødningsovn.
Nu er det tid til at betjene din udglødningsovn. Enhver ovn, der er designet til udglødning, kan bruges, men vi anbefaler en professionel maskine af høj kvalitet som f.eks. Binder FP115.
Programmering af din ovn
Før du tænder for ovnen, skal vi bestemme, hvor længe den skal glødes. Det kan du gøre ved at måle den tykkeste del af dit emne. Udglødningstiden i timer er tykkelsen i mm / 2. Lad os sige, at din del er 4 mm tyk, så skal du udgløde delen i 2 timer ved udglødningstemperaturen. De nærmere detaljer om programmering af din udglødningsovn bør fremgå af brugervejledningen til din ovn.
En verificeret udglødningsprofil for en PET CF-prøve med en tykkelse på 4 mm er vist nedenfor. Der kan vælges forskellige udglødningstemperaturer (Tc) baseret på egenskabspræferencer. Højere temperaturer vil resultere i en del med højere termisk modstand, men lavere stivhed og øget krympning. Det tilrådes at opretholde varme-/køleramper for at opnå optimale resultater. Udglødning ved høj temperatur vil derfor resultere i længere udglødningstider.
En profil til Binder FP115 kan være downloades her.
| Proces | Varighed (h) | Temperatur (°C) | Rampe (°C/t) |
|---|---|---|---|
| Start | (N/A) | 20 | (N/A) |
| Varme til Tg | 1 | 75 | 55 |
| Ubelastet | 1 | 80 | 5 |
| Opvarmning til Tg | 1 | 120 | 40 |
| Udglødning | 2 | 120 | (N/A) |
| Afkøles til Tg | 2 | 80 | - 20 |
| Afkøles til RT | 1 | 50 | - 30 |
| I alt | 8 |
Når emnet er kølet ned og taget ud af ovnen, er udglødningsprocessen afsluttet, og emnet er klar til brug. Almindelige efterbehandlingsmetoder som slibning, polering og overfladebehandling kan anvendes, hvis det ønskes.
Opsummering af udglødningsprocessen
Her er en hurtig opsummering af alle de trin, der er nødvendige for at udgløde din del:
- Vælg en passende del (ingen tynde vægge)
- Orienter din del korrekt i Cura under hensyntagen til modstanden i Z-aksen
- Vælg den ønskede glødeprofil
- Brug understøtninger, hvis det er nødvendigt
- Skær og print din del
- Mål din del for at bestemme udglødningstiden
- Sæt din del ind i udglødningsovnen i samme retning, som den blev printet i.
- Tag den udglødede del ud af ovnen, og efterbehandl om nødvendigt.
Vi håber, at denne vejledning hjælper dig med at få mest muligt ud af dine materialer. Udglødning kan virke som en forvirrende proces, men UltiMaker PET CF gør det nemmere end nogensinde!
