Het kiezen van een materiaal om een onderdeel te fabriceren met industriële 3D-printen, betekent niet alleen het zoeken naar het materiaal dat «sterker» is. Een onderdeel kan worden blootgesteld aan trekkracht, buigkracht, impact, temperatuur, slijtage of herhaalde vervormingen, en elk van deze omstandigheden vereist dat verschillende eigenschappen worden beoordeeld.
Daarom, Het juiste materiaal hangt af van zowel de kenmerken van het onderdeel als de werkelijke omstandigheden waarin het zal worden gebruikt..
In Additium3D analyseren we deze factoren voordat we een fabricageoplossing definiëren. De 3D-printtechnologie, het materiaal, de geometrie van het onderdeel en de gebruiksomstandigheden moeten samen worden overwogen om een functioneel component te verkrijgen dat geschikt is voor de toepassing.
In dit artikel kijken we terug Welke eigenschappen zijn het beste te overwegen afhankelijk van het soort belasting dat een industriële machine zal moeten verdragen? y welke materialen geschikt zijn in elk geval.
Wat moet er rekening mee worden gehouden voordat je een materiaal kiest?
Voordat u een 3D printmateriaal selecteert, is het verstandig om te bepalen hoe het onderdeel daadwerkelijk zal worden gebruikt.
Het is niet hetzelfde om een behuizing te fabriceren als om een structurele onderdelen te fabriceren, zoals een geleiding, een bescherming, een verbinding of een component die aan temperatuur wordt blootgesteld. Onder de factoren die de keuze kunnen beïnvloeden, vallen:
- Mechanische belastingen: trek, compressie, buig- of krachten die samenwerken.
- Impacten: schokken of puntige belastingen.
- Temperatuur: Bedrijfstemperatuur en tijdelijke blootstelling aan hoge temperaturen.
- Uitputting: randkrassen, voortdurende aanraking of herhaald beweging.
- Stijfheid: De behoefte om de geometrie bij belasting te behouden.
- Flexibiliteit: vermogen om te vervormen en zijn vorm terug te krijgen.
- Dimensionale stabiliteit: noodzaak om toleranties en geometrie te behouden.
- Peso: Vooral belangrijk bij toepassingen waar het belangrijk is om de massa te verminderen.
- Werkomgeving: vochtigheid, blootstelling aan buitenomstandigheden, chemicaliën of andere specifieke omstandigheden.
Daarom, Er bestaat geen enkel 3D-printmateriaal dat het beste is voor alle toepassingen..
De selectie moet uitgaan van de specifieke eisen van het stuk.
Welke 3D-printmaterialen zijn het meest duurzaam?
Dit is een van de meest voorkomende vragen wanneer het wordt gesteld om een industriële component te fabriceren met behulp van additieve productie. Toch kan het eenvoudigweg praten over «sterkte» te veel algemeen zijn.
Een onderdeel kan mechanische weerstand, stijfheid, impactbestendigheid of het vermogen hebben om hoge temperaturen te weerstaan vereisen. Bovendien is het uiteindelijke gedrag ook afhankelijk van de geometrie, de productierichting en de gebruikte technologie.
In de technologieën en materialen die wij bij Additium3D ontwikkelen, PAHT CF, Nylon 12 CF, PA12 S en ABS GF Ze kunnen voldoen aan verschillende vereisten voor functionele onderdelen en industriële toepassingen.
De keuze zal afhangen van welk type aanvraag het onderdeel moet verwerken.
Als het onderdeel wordt blootgesteld aan mechanische belasting
Wanneer een onderdeel tijdens gebruik belastingen moet verdragen, is het belangrijk om eigenschappen als mechanische sterkte, stijfheid en dimensionale stabiliteit te evalueren.
In deze gevallen kunnen technische materialen als volgt bijzonder interessant zijn:
PAHT CF
De PAHT CF Het combineert een hoogtemperatuurpolyamide met koolstofvezel. Het is bedoeld voor onderdelen die een hoge mechanische sterkte, stijfheid, dimensionale stabiliteit en een goede prestatie bij hoge temperaturen vereisen.
Het kan een optie zijn voor functionele componenten die onder zware belasting staan.
Nylon 12 CF
De Nylon 12 CF Het is voorzien van koolstofvezel en is geschikt voor toepassingen die een technisch materiaal met goede mechanische prestaties vereisen.
Het kan worden gebruikt om functionele onderdelen te fabriceren waarbij de combinatie van sterkte en stijfheid wordt gezocht met de voordelen van additief productie.
ABS GF
De ABS GF, Versterkt met glasvezel, is het een alternatief voor bepaalde onderdelen die met FDM zijn geproduceerd en die betere mechanische prestaties nodig hebben dan een standaard thermoplastisch materiaal.
Zijn keuze zal afhangen van de specifieke vereisten van de toepassing en het fabricageproces.
Als het onderdeel bij hoge temperaturen moet werken
De werkingstemperatuur is een andere factor die bepaalde materialen kan uitsluiten.
Een onderdeel moet mogelijk dicht bij een warmtebron werken, onderhevig zijn aan thermische cycli of zijn geometrie en prestaties moeten behouden blijven bij een toename van de temperatuur.
In deze gevallen, Het is niet voldoende om een materiaal te selecteren dat mechanisch sterk is.: hun thermische prestaties moeten specifiek worden geëvalueerd.
PAHT CF voor thermisch veeleisende toepassingen
Het PAHT CF is speciaal gericht op toepassingen waarbij het onderdeel een goede mechanische en dimensionale prestatie moet behouden bij hoge temperatuurcondities.
Daarom kan het een interessante optie zijn voor bepaalde industriële componenten die tegelijkertijd onder druk staan. Mechanische belastingen en thermische eisen.
Als het onderdeel wordt onderworpen aan impact
Wanneer er een risico bestaat op stoten of puntige voorwerpen, is het interessant om de capaciteit van het materiaal te beoordelen om impact te absorberen zonder te breken.
In dit soort toepassingen kan de weerstand tegen impact belangrijker zijn dan het bereiken van maximale stijfheid.
De keuze hangt af van de intensiteit en frequentie van de impact, de geometrie en de gebruiksomstandigheden van het onderdeel.
PA12 S, Bijvoorbeeld, het is een materiaal dat wordt gebruikt in industriële additieve fabricage voor functionele onderdelen en kan geschikt zijn voor talrijke toepassingen waar een evenwicht tussen mechanische prestaties, precisie en het gedrag van het onderdeel wordt gezocht.
Als het onderdeel wordt belast met slijtage of wrijving
Niet alle industriële onderdelen kunnen grote statische belastingen aan. Sommige onderdelen werken continu in beweging en zijn onderhevig aan contact, wrijving of slijtage.
In deze gevallen is het raadzaam om na te gaan:
- frequentie van de beweging;
- soort contact;
- druk die wordt uitgeoefend;
- snelheid;
- temperatuur;
- De verwachte duur van het stuk;
- en de omgevingsomstandigheden.
Het materiaal moet worden geselecteerd met inachtneming van hoe slijtage optreedt, niet alleen maar hun aanvankelijke mechanische weerstand.
Voor bepaalde functionele onderdelen van dit type kunnen technische materialen zoals PA12 S worden onderzocht., Nylon 12 CF o ABS GF, Altijd afhankelijk van de specifieke arbeidsomstandigheden.
Als het onderdeel flexibel moet zijn
Er zijn toepassingen waar de stijfheid juist een probleem is.
Bij samenstellingen, beschermingen, dempingselementen of componenten die moeten vervormen, is materiaal nodig dat deze vervorming kan verdragen zonder zijn functionele eigenschappen te verliezen.
TPU: wanneer het onderdeel moet vervormen
De TPU Het is een flexibele en duurzame thermoplastische polyurethaansoort die het mogelijk maakt om onderdelen te vervaardigen met elasticiteit en verwerkbaarheid.
In FDM-3D-printen kan het worden gebruikt om functionele onderdelen te fabriceren die nodig hebben:
- flexibiliteit;
- absorptie van impact;
- vervorming;
- weerstand tegen slijtage;
- een vergelijkbaar gedrag als dat van bepaalde elastomeermaterialen.
In dit geval zou het zinloos zijn om naar het «sterkste» materiaal te zoeken: De eigenschap die de toepassing definieert is juist de flexibiliteit..
Als de prioriteit de dimensionale stabiliteit is
In bepaalde industriële toepassingen moet een onderdeel niet alleen een belasting kunnen dragen: het moet ook zijn geometrie en afmetingen behouden tijdens het gebruik.
Dit kan vooral belangrijk zijn in:
- gereedschap;
- lichamen;
- onderstellen;
- montageloopstukken;
- onderdelen met toleranties;
- elementen die moeten passen bij andere componenten.
In deze gevallen moet het materiaal, de fabricagemethode en de geometrie gezamenlijk worden beoordeeld.
Technologieën zoals MJF y SLS Het maakt het mogelijk om complexe functionele onderdelen te fabriceren materialen zoals PA12 S, Nylon 12 of Nylon 12 CF, terwijl FDM Het kan een geschikte alternatief zijn voor andere specifieke behoeften.
Maakt koolstofvezel een 3D-geprinte onderdelen sterker?
De toevoeging van koolstofvezel kan het gedrag van bepaalde materialen aanzienlijk wijzigen, vooral wat betreft de stijfheid en mechanische prestaties.
Maar Meer koolstofvezel betekent niet automatisch dat het het juiste materiaal is voor elk onderdeel.
De keuze moet rekening houden met welke eigenschap moet worden verbeterd en hoe het onderdeel zal functioneren.
In Additium3D werken we met versterkte materialen zoals PAHT CF en Nylon 12 CF, Deze kunnen interessant zijn wanneer een toepassing mechanische prestaties en een hogere stijfheid vereist die niet door bepaalde materialen zonder versterking kunnen worden gegarandeerd.
Vergelijking: Welk materiaal moet er gekozen worden, afhankelijk van de behoefte?
| Noodzaak van het onderdeel | Waardeerbare materialen | Technologie |
| Functionele onderdelen voor industriële toepassingen | PA12 S | MJF |
| Bestendigheid en hoge mechanische prestaties | PAHT CF | FDM |
| Stijfheid en mechanische prestaties | Nylon 12 CF | SLS |
| Versterkte technische onderdelen | ABS GF | FDM |
| Flexibiliteit en vervorming | TPU | FDM |
| Prototypen en onderdelen met een lage vereiste | PLA | FDM |
| Hoog niveau van precisie en detail | SLA-harsen | SLA |
Deze tabel moet worden opgevat als een eerste oriëntatie, Niet als een automatisch selectieproces van materiaal.
De definitieve keuze is afhankelijk van de specifieke omstandigheden van elk project.
Materiaal en technologie: twee beslissingen die samen gaan
Een van de sleutels van industriële additieve fabricage is het begrijpen dat Je moet niet eerst het materiaal kiezen en vervolgens de technologie onafhankelijk van elkaar..
De technologie bepaalt het productieproces, de prestaties, de nauwkeurigheid, de mogelijke geometrie en de beschikbare materiaaleigenschappen.
Bijvoorbeeld:
- MJF Het maakt het mogelijk om functionele onderdelen en korte of middelgrote series te produceren met PA12 S.
- SLS Het maakt het mogelijk om met materialen zoals Nylon 12 en Nylon 12 CF te werken en complexe geometrieën te vervaardigen zonder traditionele onderdelen.
- FDM Het biedt een uitgebreide reeks technische materialen aan, waaronder ABS, ABS GF, PAHT CF, TPU en PLA.
- SLA Het is vooral belangrijk wanneer details, precisie en bepaalde oppervlakteafwerkingen vereist zijn.
Daarom zou de vraag bij een industriële machine niet alleen moeten zijn «Wat is het meest resistente materiaal?», maar Welke combinatie van technologie, materiaal en ontwerp past het beste bij de werksituaties van dit stuk?
Hoe kies je het juiste materiaal voor een industriële toepassing?
Het proces kan in vijf stappen worden samengevat:
1. De functie van het onderdeel bepalen
Wat moet het doen? Is het een ondersteuning, een behuizing, een houder, een bescherming, een hulpmiddel of een functioneel onderdeel?
2. De inspanningen identificeren
Er moet worden bepaald of het materiaal onderworpen zal zijn aan trekkracht, compressie, buigkracht, impact, trillingen, wrijving of herhaalde vervorming.
3. Het arbeidsomstandigheden analyseren
Temperatuur, vochtigheid, blootstelling aan buitenlucht, contact met andere componenten en andere relevante omstandigheden kunnen de keuze beïnvloeden.
4. De noodzakelijke eigenschappen evalueren
Uit de arbeidsomstandigheden kan worden bepaald of de prioriteit ligt op weerstand, stijfheid, flexibiliteit, dimensionale stabiliteit, thermisch gedrag of slijtvastheid.
5. Technologie en materiaal selecteren
Met al deze informatie is het mogelijk om te beoordelen welke additieve fabricatietechnologie en welke materialen de meest geschikte combinatie voor het project bieden.
En als je niet weet welk materiaal je moet gebruiken?
Juist hier is de technische begeleiding van belang.
In industriële additieve fabricage, Er is niet altijd een universele oplossing. Twee schijnbaar vergelijkbare onderdelen kunnen verschillende materialen nodig hebben als ze onder verschillende omstandigheden worden gebruikt.
In Additium3D analyseren we de toepassing, de kenmerken van het onderdeel en de vereisten om te bepalen welke technologie en materiaal het meest geschikt zijn.
Het doel is niet alleen om het onderdeel te printen, maar een productieoplossing vinden die voldoet aan de reële behoefte van het bedrijf.
Hebt u het juiste materiaal nodig voor een industriële toepassing?
Als je een stuk hebt en je niet weet welke technologie of materiaal het beste resultaat kan opleveren, in Additium3D Wij kunnen u helpen om de verschillende opties te beoordelen.
We analyseren de kenmerken van het onderdeel en de gebruiksomstandigheden om de meest geschikte additieve fabricatiemethode te bepalen.
Vertel ons wat u wilt fabriceren en we onderzoeken samen de beste optie voor u.
Er bestaat geen enkel materiaal dat voor alle situaties de meest duurzame is. De duurzaamheid moet worden bepaald op basis van het soort belastingen, de temperatuur, het slijtagepatroon en de werkomstandigheden van het onderdeel.
Afhankelijk van de temperatuur en de werkomstandigheden. Voor toepassingen waarbij zowel mechanische als thermische eisen gelden, kan de PAHT CF worden gebruikt. Deze is ontworpen om een goede prestatie bij hoge temperaturen te bieden.
Het zal afhangen van de lading, de geometrie en de werkomstandigheden. Technische materialen zoals PAHT CF, Nylon 12 CF, ABS GF of PA12 S kunnen als opties worden overwogen, afhankelijk van het project.
TPU is een geschikte optie wanneer het onderdeel elasticiteit, vervorming en impactabsorptie nodig heeft.
Materialen die met koolstofvezel zijn versterkt kunnen bepaalde eigenschappen verbeteren, met name de stijfheid en de mechanische prestaties. Hun geschiktheid hangt echter af van de specifieke vereisten van het onderdeel.
Het is raadzaam om de functie van het onderdeel, de belastingen die het zal moeten verdragen, de temperatuur, het slijtagepatroon, de toleranties en de beschikbare fabricagemethoden gezamenlijk te analyseren.
