Hľadanie vhodných materiálov pre 3D tlač so spoločnosťou VELOX CMS s.r.o.

  • 11.12.2018
  • Dodávatelia surovín
Hľadanie vhodných materiálov pre 3D tlač so spoločnosťou VELOX CMS s.r.o.

Aditívne výrobné technológie v poslednej dobe zaznamenávajú dramatický rozvoj a už čoskoro sa zaradia medzi bežnú výrobnú prax. Pre oblasť 3D tlače je k dispozícii široká škála materiálov aj technológií umožňujúcich výrobu najrôznejších dielov a funkčných komponentov pre priemyselné použitie. Pri prechode od rýchlej výroby prototypov s pomocou 3D tlače k veľkosériovej výrobe funkčných dielov hrá kľúčovú úlohu vhodný materiál.

Manuel Delgado, manažer pro trh 3D tisku u společnosti VELOX, představuje některé nové speciální materiály pro výrobu vláken a prášků.

Při výrobě funkčních produktů s použitím aditivních výrobních technologií je nalezení vhodné suroviny naprosto klíčové. Zvolená surovina musí jednak umožňovat dosažení požadované přesnosti, a jednak musí disponovat fyzikálními a mechanickými vlastnostmi potřebnými pro danou aplikaci. Zatímco například v leteckém a automobilovém průmyslu se aditivní výroba již stala běžným standardem, v oblastech jako je lékařský průmysl a průmysl obalových hmot se aditivní technologie zatím uplatňují jen u zlomku produkce pro koncové použití. 

Jedním z hlavních důvodů jsou omezení plynoucí z nejrůznějších regulačních norem a pokynů. Na součásti strojů (ozubená kola a podobně) se totiž vztahují zcela jiná pravidla než například na obaly na potraviny. V evropských zemích musí plastové materiály přicházející do přímého styku s potravinami splňovat Nařízení 10/2011/EU. Celosvětově navíc podléhají schválení americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA).

Další, podstatně prozaičtější příčina pomalého pronikání aditivních technologií do potravinářského a lékařského průmyslu se týká povrchové struktury výrobků. Obě odvětví požadují čistotu a sterilitu, jejíž dosažení je vzhledem k poréznímu povrchu výrobků zhotovených 3D tiskem obtížné, a to zejména v místech, kde se jednotlivé vrstvy spojují. Jedná se tedy o metodu přijatelnou pro ověření samotné koncepce výrobku, nikoliv však pro výrobu funkčních dílů. Zde je zapotřebí pravidelné čištění výrobků chemickými a parními čisticími prostředky.

Metoda modelování depozicí taveniny plastu označovaná jako Fused Deposition Modelling (FDM), případně jako Fused Filament Fabrication (FFF) využívá především dvou materiálů: akrylonitrilbutadienstyrenu (ABS) a kyseliny polymléčné (PLA). V obou případech jde o termoplasty, které po zahřátí přecházejí do plastického stavu a před zchladnutím je lze tvářet. ABS je termoplast na bázi oleje, uplatňující se díky své odolnosti a pevnosti například při výrobě dílů v automobilovém průmyslu. Naproti tomu PLA má organický základ a její nízká teplota tání je sice pro 3D tisk příznivá, ale vzniklé díly jsou současně náchylné ke kroucení, praskání či natavení.

Žádný z výše uvedených materiálů nebyl až dosud vhodný pro lékařský ani potravinářský průmysl. Situaci změnila až firma VELOX, zavedený distributor širokého portfolia plastových materiálů i aditiv pro nejrůznější průmyslová odvětví od automobilového průmyslu až po zdravotnictví a potravinářství. Mezi specializované dodavatele firmy patří SK Chemicals, Trinseo, Lubrizol a Carlfors Bruk, jejichž suroviny byly schváleny Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv, jsou certifikovány pro použití v lékařství anebo se pro aditivní výrobu hodí z jiného důvodu.

Polymer MAGNUM ABS od firmy Trinseo prošel testem biokompatibility podle normy ISO 10993 a byl tedy schválen pro použití v lékařství. Výrobky mají dokonale lesklý povrch a vyznačují se dobrou rázovou pevností, díky čemuž se velmi dobře hodí pro lékařské aplikace. Jiný materiál od společnosti Trinseo vykazuje dokonalou tepelnou stabilitu i při vysokých teplotách a je odolný vůči hoření i působení agresivních chemikálií, takže představuje ideální řešení pro aplikace vyžadující pravidelnou parní sterilizaci či chemické čištění. Co se týče alternativy k PLA, jeden z produktů nové řady Skyplete od firmy SK Chemicals je po žíhání odolný vůči teplotám až do 100 °C.

To však zdaleka není vše, co firma VELOX pro 3D tisk nabízí. Mezi další zajímavé materiály patří biologicky odbouratelný PETG (polyethylentereftalát-glykol) od SK Chemicals, termoplastické polyuretany a elastomery (TPU/TPE) od firem Lubrizol a SK Chemicals i další inženýrské polymery. Mezi důležité výkonnostní charakteristiky uvedených materiálů patří vysoká elasticita a tuhost, nízká absorpce vlhkosti, vynikající mechanické vlastnosti, dobrá odolnost vůči chemikáliím a vysoká průhlednost.

Dalším revolučním materiálem je PEEK (polyetheretherketon). Jedná se o semikrystalický termoplast odolný vůči řadě chemikálií. Díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem, jako je vysoká odolnost vůči mechanickému opotřebení a stabilita při vysokých teplotách, se PEEK dokonale hodí pro řadu průmyslových aplikací. Firma VELOX uvádí pod svojí značkou PrimeTec® na trh PEEK 20G. Počáteční výsledky srovnávacího testování u různých výrobců vláken jsou velmi slibné a ukazují na značný průmyslový potenciál tohoto materiálu.

Vedle vláken pro 3D tisk má firma VELOX ve svém portfoliu i prášky a aditiva pro selektivní laserové slinování (SLS). Pro zvýšení tepelné odolnosti a vodivosti lze do směsi přidat atomizovaný hliníkový prášek od společnosti Calfors Bruk. Výrobek tím současně získá metalický vzhled.

Ke zvýšení tvrdosti a tuhosti dílů poslouží skleněné kuličky od firmy Potters. Kuličky dále mohou snížit potřebný stupeň naplnění aditivy. Obsahem dutých kuliček lze současně snížit hmotnost výrobku. Další výhoda použití skleněných kuliček jakožto plniva spočívá ve výrazném zlepšení tepelné stability, takže výsledné výrobky jsou vhodné i pro vysokoteplotní aplikace. 

Dalším, neméně atraktivním plnivem je mleté uhlíkové vlákno dodávané společností Zoltek pod obchodním názvem Panex PX30MF. Uhlíková vlákna propůjčují výrobkům antistatické vlastnosti a zaručují dobrou vodivost i lepší mechanický odpor.

Kromě celosvětového rozšíření a kvalifikovaných prodejních a marketingových služeb poskytuje firma VELOX výrobcům vláken a prášků pro SLS technologii i množství odborných technických znalostí. Ve spolupráci se špičkovými dodavateli z celého světa může specializovaná sekce společnosti VELOX zaměřená na aditivní výrobu nabídnout materiály vyhovující požadavkům téměř jakékoliv FDM/FFF či SLS aplikace.

  • autor:
  • Manuel Delgado, manažer pro trh 3D tisku společnosti VELOX GmbH
  • VELOX CMS s.r.o.

    VELOX CMS s.r.o.

    Distribúcia špeciálnych chemických surovín (plasty, aditíva, plnivá, TiO2 ..) s celoeurópskou pôsobnosťou.



Mohlo by vás tiež zaujímať