PPS được gia cố bằng sợi carbon thay thế cho PEEK

July 14, 2024

Các ứng dụng công nghiệp cho nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật như PC và nhựa nhiệt dẻo hiệu suất cao như PEEK đang phát triển. Trong mẫu dây tóc in 3D, các vật liệu này cung cấp một sự thay thế nhẹ cho các kim loại như thép và nhôm trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và năng lượng. Củng cố các loại nhựa hiệu suất cao này với các chất phụ gia có thể cải thiện hơn nữa hiệu suất của chúng. Ví dụ, các sợi carbon cắt ngắn làm tăng thêm cường độ và độ cứng và có thể được thêm vào nhựa kỹ thuật thấp đến trung bình cũng như nhựa hiệu suất cao. Miễn là vòi phun máy in 3D có thể xử lý các vật liệu mài mòn, các vật liệu tổng hợp này có thể được in giống như nhựa nhiệt dẻo thông thường. Hạn chế chính đối với các vật liệu tổng hợp hiệu suất cao, chẳng hạn như Peek gia cố, là chi phí cao của phần cứng in 3D cần thiết. Những vật liệu này đòi hỏi nhiệt độ đùn và buồng cực kỳ cao, và giá của phần cứng phù hợp (thường trong phạm vi sáu con số) thường bù đắp lợi ích chi phí chung của công nghệ in 3D nhựa.

PPS là gì?

Polyphenylen sulfide (PPS) là một loại nhựa nhiệt dẻo bán tinh thể có thể được phân loại thành nhựa hiệu suất cao cùng với các vật liệu như Peek và PEI. So với nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn và kỹ thuật, và là chất chống cháy. Tuy nhiên, tính chất mong muốn nhất của nó là khả năng kháng hóa chất tuyệt vời của nó: PPS có khả năng chống lại nhiều axit, bazơ, dung môi và một số chất oxy hóa mạnh (trong một số điều kiện nhất định). Đối với các chất oxy hóa mạnh như clo dioxide, lớp phủ hoặc lớp lót có thể được yêu cầu. Do tính chất mong muốn và giá thuận lợi so với PEEK, PPS có một loạt các ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Các đặc tính cơ học và hóa học của nó làm cho nó hữu ích trong việc xử lý ô tô, năng lượng và hóa học, trong khi các đặc tính của nó và các đặc tính tự sướng của nó làm cho nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho các thành phần điện và điện tử như thiết bị SMT, vỏ động cơ và niêm phong bóng bán dẫn. Không chỉ ấn tượng từ quan điểm nhiệt dẻo, PPS thường được sử dụng như một sự thay thế thực sự cho các kim loại như thép và nhôm. Độ ổn định nhiệt và khả năng chống hóa học tuyệt vời của nó cho phép nó được sử dụng trong môi trường hóa học khắc nghiệt, trong khi khả năng chống ăn mòn và tác dụng của chất lỏng ô tô là đáng chú ý. như sợi carbon cắt ngắn hoặc sợi thủy tinh để tạo thành vật liệu tổng hợp. Trên thực tế, PPS thường được bán như một vật liệu "đầy" hơn là không được lấp đầy. Theo các nhà nghiên cứu, "việc bổ sung carbon có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học, tính chất của bộ lạc, tính toàn vẹn cấu trúc sau lửa và độ dẫn điện/nhiệt của ...... hỗn hợp PPS và vật liệu tổng hợp."

PPS được gia cố bằng sợi carbon có thể được sử dụng trong các ứng dụng tương tự như PP chưa được lấp đầy. Tuy nhiên, các tính chất cơ học được cải thiện làm cho nó trở thành một vật liệu phù hợp cho các bộ phận như công cụ, đồ gá và đồ đạc. Vật liệu tổng hợp đặc biệt phù hợp cho sản xuất phụ gia FFF công nghiệp, vì các máy in 3D này không thể in các vật liệu như sợi carbon nguyên chất.

3d Pps

PPS in 3D

PPS, cả chưa được lấp đầy và ở dạng tổng hợp, cung cấp một cách khá khả thi để in 3D các bộ phận nhiệt dẻo hiệu suất cao. Điều này được thực hiện bởi nhiệt độ in khoảng 320 ° C, cao nhưng không cực kỳ cao.

Mặc dù nhiệt độ đùn 320 ° C vượt quá khả năng của hầu hết các máy in 3D FFF, nhưng nó thấp hơn đáng kể so với ~ 400 ° C cần thiết để in 3D. . Loại máy in 3D cần thiết để in PPS là một nơi nào đó giữa máy in FFF cấp công nghiệp và máy in FFF nhiệt độ cao chuyên dụng. Máy in cấp sản xuất đáng tin cậy có giá khoảng 10.000 đô la, trong khi các máy nhiệt độ cao hiện đại như Stratasys Fortus 450mc có giá khoảng 150.000 đô la, có thể tốn kém cho SMB. Khi in PPS bằng sợi carbon, độ bền của đầu in phải được xem xét ngoài nhiệt độ, vì các sợi cắt ngắn có tính mài mòn cao hơn chất nền nhựa nhiệt dẻo và do đó có thể làm hỏng phần cứng bằng đồng đơn giản. Một bề mặt xây dựng phù hợp cho PPS là tấm PEI, với giường in được làm nóng đến khoảng 80 ° C. Đối với các bộ phận PPS in 3D phức tạp được in trên các máy đùn kép, vật liệu này tương thích với vật liệu sao lưu PVA. PP được in 3D được gia cố bằng sợi carbon phù hợp cho các ứng dụng như tạo mẫu chức năng, dụng cụ để đúc và các quy trình khác, và các hỗ trợ sản xuất như đồ đạc. Các ngành công nghiệp sử dụng các sợi PPS được gia cố bao gồm ô tô, đường sắt và hàng không vũ trụ. Các hệ thống sản xuất phụ gia giá rẻ, hiệu suất cao mới đang cho phép nhiều người dùng in 3D với PPS. Ví dụ, yếu tố Ultimaker 4, bắt đầu vận chuyển vào tháng 5 năm 2024, có lõi in có khả năng tích lũy có khả năng in ở nhiệt độ lên tới 340 ° C-đủ để in PPS được gia cố bằng sợi carbon và nhiều loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật. Các hệ thống hiện đại như yếu tố 4 là duy nhất ở chỗ chúng được định vị ở thị trường trung bình. Mặc dù có khả năng in các vật liệu hiệu suất thực sự cao như PPS được gia cố bằng sợi carbon, yếu tố 4 có giá nhiều hơn dọc theo các dòng máy in 3D máy tính để bàn chuyên nghiệp thông thường so với máy in 3D PEEK nhiệt độ cao. Để đáp ứng nhu cầu của người dùng trong các ngành công nghiệp như điện tử và ô tô, Ultimaker cũng đã phát triển vật liệu composite của riêng mình, Ultimaker PPS CF, đặc biệt để sử dụng với yếu tố 4. Vật liệu cung cấp dòng chảy nhất quán và các thuộc tính vật liệu lý tưởng, được xây dựng để cung cấp hiệu suất cao cao và dễ in. Sự kết hợp giữa máy in và vật liệu cũng đạt được độ chính xác kích thước tuyệt vời với độ co rút tối thiểu so với PEEK. Giống như các vật liệu PPS bằng sợi carbon khác, Ultimaker PPS CF rất được khuyến khích cho việc tạo mẫu chức năng và sản xuất các thành phần gián tiếp, nhưng khả năng chống nhiệt và hóa chất tuyệt vời của nó mở ra cho một loạt các ứng dụng, bao gồm các bộ phận sử dụng cuối. PPS-CF có công thức Ultimaker là chất chống cháy (V0-94) và đảm bảo mức độ cong vênh thấp trên các phần lớn, làm cho nó phù hợp với các sợi PPS CF khác. PPS-CF có công thức Ultimaker là chất làm chậm ngọn lửa (V0-94) và cũng đảm bảo mức độ cong vênh thấp trên các phần lớn, phân biệt nó với các nhà cung cấp dây tóc PPS CF khác.

Các thành phần ứng dụng chính là:

Chốt vận chuyển hàng không

Air Freight Fasteners pps

Khung này được sử dụng để buộc chặt hàng hóa hàng không hoặc tải các bộ phận an toàn trong gói hàng không. Do đó, nó phải chịu nhiệt độ, rất mạnh và ổn định, và chống lại các hóa chất - yêu cầu ứng dụng đều có thể được đáp ứng với PPS CF. Một lợi thế khác của sản xuất phụ gia là thiết kế có thể được điều chỉnh lặp đi lặp lại và, nhờ các vật liệu được sử dụng, tất cả các lần lặp có thể đáp ứng các chứng chỉ cần thiết.

Van bơm áp suất cao

Loại van bơm này được lắp đặt trong các chuyến tàu vận chuyển chất lỏng hoặc hóa chất. Tuy nhiên, vì nó đã trở thành một thành phần lỗi thời (không còn trong sản xuất), toàn bộ cụm máy bơm cần được thay thế với chi phí khoảng 5.000 €. Sử dụng PPS CF, giờ đây nó có thể được in 3D, do đó, nó vẫn đáp ứng tiêu chuẩn UL94 V0 cho khả năng không phù hợp và cũng có thể được sử dụng với các axit nóng.

PPS High pressure pump valve

Khung cảm biến

Khung đơn giản này được sử dụng trên các dây chuyền sản xuất và xung quanh trường để nhanh chóng gắn các cảm biến, camera hoặc các phần mở rộng cần thiết khác. Ưu tiên các thành phần để chịu được tải trọng cực cao khi được sử dụng ngoài trời, bao gồm điều kiện thời tiết, điều kiện chống va đập hoặc điều kiện hỏa hoạn

Khả năng mới mẻ

PPS được gia cố bằng sợi carbon là một vật liệu hiệu suất cao cho một số ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe nhất. Một số người dùng cuối của sản xuất phụ gia có thể tin rằng họ cần các vật liệu và phần cứng đắt nhất để đạt được chất lượng cấp kỹ thuật và mức độ tự do thiết kế cao. Tuy nhiên, Ultimaker Factor 4 và các vật liệu PPS CF được công thức đặc biệt của nó cho thấy điều này không còn xảy ra.

PPS Sensor bracket