MINIFACTORY的ULTEM 3D打印介绍

ULTEM材料3D打印市场快速增长,与传统制造方法相比,它能够更快、更节省成本且更灵活地制造零件。但是,Ultem 3D打印需要最先进的3D打印硬件。miniFactory Ultra 3D打印机专为高性能聚合物(如ULTEM)3D打印而开发,其每一个细节都经过仔细考虑,以获得最佳打印效果。

本页介绍:

  • 什么是ULTEM
  • 为什么3D打印ULTEM
  • 如何打印ULTEM
  • 兼容的miniFactory 3D打印机
  • 下载手册

什么是ULTEM(或PEI)

PEI(聚醚酰亚胺)是一种非晶态高性能聚合物,其商品名称ULTEM®已广为人知。目前有两种已知的3D打印材料:ULTEM AM9085F和ULTEM AM1010F(PEI9085和PEI1010)。由于加工温度较高,这两种材料只能通过FFF技术进行3D打印。

一般材料特性

PEI(聚醚酰亚胺)是一种非晶态高性能聚合物,其商品名称ULTEM®已广为人知。目前有两种已知的3D打印材料:ULTEM AM9085F和ULTEM AM1010F(PEI9085和PEI1010)。由于加工温度较高,这两种材料只能通过FFF技术进行3D打印。

ULTEM9085的应用

ULTEM9085尤其适用于飞机、火车、船舶和需要采用经批准或认证的、具有防火和良好机械性能材料的车辆。例如,这种材料可用于通风系统、闩锁、外壳和电缆槽。它具有耐高温性,可耐受170℃的恒温。此外,它具有良好的抗冲击性,以及优异的强度重量比,为金属零件提供了一个很好的替代选择。

  • FST认证——ULTEM9085树脂经FAA认证,可用于FST应用(火焰/烟雾/毒性),并符合FAR 25.853和OSU 65/65标准。该材料具有高阻燃性、低排烟和低毒性等特点。本测试说明当材料燃烧时不会释放有毒气体。
  • 铁路标准EN45545——ULTEM9085已经铁路车辆防火保护(EN45545-2)认证,因此该材料可用于铁路行业从首个原型制作到按需备件生产的所有阶段。
  • 强度重量比——由于其具有高强度重量比,ULTEM9085是航空航天、海洋和陆地运载工具的理想选择。

ULTEM1010的应用

ULTEM1010在长时间高温暴露下具有卓越的强度和刚度。这种材料可耐受210℃的恒温,具有优异的水解稳定性,非常适合于重复蒸汽灭菌。该特性使得这种材料的用途非常广泛,成为客户使用最广泛的超聚物之一。ULTEM1010具有较高的耐化学性。

  • 耐热达220℃——ULTEM1010材料具有优异的耐高温性,可在220℃以下的温度环境中使用。该材料适合于制造各种工具、盖板以及要求耐高温的其他生产辅助工具。这种材料也被广泛用于低容量复合材料铺层和修理工具。
  • FDA认证——ULTEM 1010非常适合于食品工业和各种工装行业的应用。该材料获得EU 10/2011、FDA 21 CFR食品接触认证,因此可用于生产与食品接触的生产工具。
  • 电气绝缘性能——ULTEM1010在广泛的频率范围内具有稳定的电气性能和极高的介电强度。该材料具有优异的电气绝缘性能,可用于生产各种绝缘部件。这种具有高电气绝缘性能的轻量化阻燃材料为电动汽车提供了一个完美多样的选择。

为什么3D打印ULTEM

到目前为止,ULTEM零件均通过注塑或机械加工来生产。而现在3D打印可实现更广泛的材料应用。人们普遍认为,3D打印在传统制造方法面临成本和产量挑战的领域中具有优势。通过采用3D打印,miniFactory Ultra技术无需再依赖库存情况,可以在不浪费材料且比以前更低成本的情况下生产出更大的零件。

机械加工、模塑与3D打印

材料浪费是机械加工中的一大挑战。而且,每个零件的制造都需要独立的加工中心和软件。当涉及大规模生产运行时,注塑是一个很好的解决方案。但是,ULTEM聚合物的注塑不同于许多工业塑料的注塑,后者必须将模具加热到175℃。miniFactory Ultra 3D打印设备可在单位成本相同的情况下生产出1个或100个零件。每个零件也可能不同,而准备一份3D打印CAD文件不会超过五分钟。因此,3D打印是一种非常灵活且快速的制造方法,它能够为设计师提供最佳工具,即设计自由和大规模定制。

3D打印ULTEM零件的成本结构

3D打印零件的成本结构与采用传统制造方法生产的零件有很大不同。无论使用何种方法制造ULTEM零件,首先必须采用CAD软件进行设计。miniFactory Ultra的打印程序采用STL文件为零件转移至3D打印机创建一个程序。从开启3D打印机到开始打印大约需要30分钟,而操作人员完成操作大约需要10分钟。在3D打印过程中,通过添加材料来生产零件,因此不存在材料浪费的问题。这意味着材料成本只与零件的重量有关,与尺寸或复杂性无关。

购置miniFactory Ultra 3D打印机后,零件制造只涉及材料成本。用电并不会成为一个重要的支出项目。为了进一步简化生产,一名操作员可同时管理多台Ultra 3D打印机。

如何打印Ultem

ULTEM材料3D打印需要一种专为超聚物3D打印设计的FFF技术设备。miniFactory Ultra针对特种塑料的3D打印进行了优化,我们的技术为材料的极高加工温度、预干燥和材料维护提供了技术解决方案。此外,我们开发的AARNI质量控制软件可确保零件的一致性,并为3D打印ULTEM零件生成制造文件。

为什么需要加热舱

ULTEM材料具有达217℃的极高玻璃化转变温度(相比之下,ABS的玻璃化转变温度为85℃)。对于非晶态材料(如ULTEM)的3D打印,在打印过程中,必须将打印舱温度保持在接近于材料的玻璃化转变温度。这是确保零件尺寸准确、机械强度高且不产生内应力的唯一方法。miniFactory Ultra 3D打印机专为需要高加工温度的高性能聚合物(如ULTEM)而开发。如果在温度明显低于玻璃化转变温度的打印舱中打印材料,则所打印的零件会出现不均匀冷却。这将导致高机械应力和变形,在最坏情况下会导致零件开裂。Ultra 3D打印机在经优化的过程中打印ULTEM零件,而其高温打印舱能够确保获得高质量零件。

例如,ULTEM1010的玻璃化转变温度约为217℃,因此打印过程中打印舱的最佳温度约为215℃。如果温度下降到210℃以下,零件会因不均匀冷却而承受明显的应力。

ULTEM9085的玻璃化转变温度约为185℃,即打印舱的最佳温度约为180℃。这意味着,在3D打印高性能聚合物时,打印舱内均匀且足够高的温度是获得优质零件的最重要因素。当打印过程完成后,打印舱缓慢均匀冷却,零件也随之缓慢冷却,且不会受附加应力影响。

打印平台的温度对过程结果并不重要。在打印舱不能加热到材料的玻璃化转变温度的设备中,打印平台仅用于将零件固定在平台上,并借助各种粘合剂防止材料翘曲变形。虽然这种方法在某些情况下(小型零件)可以生产出外观好的零件,但它不能防止产生材料内部应力,而这可能会严重损害材料的性能。miniFactory Ultra同样设计有一个加热打印平台,可加热至250℃。这提高了设备的预热能力,并有助于保持打印舱内的温度均匀。

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超高喷嘴温度

ULTEM材料的最佳喷嘴温度为360-385℃,这取决于3D打印设备以及如何测量每种设备的喷嘴端部温度。由于热塑性塑料的加工范围很广,因此打印温度不像打印舱温度那样至关重要。随着打印速度的提高,喷嘴温度也必须相应增加,以确保足够的熔化能力。miniFactory Ultra的喷嘴可加热至480℃,使ULTEM材料的3D打印毫不费力。

材料预干燥和保持干燥

与大多数聚合物一样,ULTEM材料容易受潮,影响打印质量。因此,按照说明对材料进行预干燥非常重要。然而,在打印过程中保持材料干燥更为重要。当相对湿度超过50%时,已完全预干燥的材料在短短几个小时内会吸收大量水分,从而影响打印质量。miniFactory Ultra 3D打印机设有加热丝材舱,用于对材料进行预干燥以达到最佳使用状态,并在打印过程中防止材料受潮。该功能可以确保始终提供高质量打印,并避免任何受潮问题。

无需退火

miniFactory Ultra采用最佳打印工艺,不需要进行特殊的后处理,且零件在打印后可立即使用。打印过程中打印舱的最佳打印温度以及打印后的缓慢均匀冷却确保零件在打印后可立即使用。在Ultra 3D打印机中,这个过程自动完成,不需要用户干预。在次优过程中,过程误差无法通过退火或任何其他后处理来纠正。

支撑材料的移除

如果零件具有支撑结构并采用Ultem支撑材料进行打印,则冷却后可将支撑材料从零件上移除。高性能聚合物的支撑材料几乎都是所谓的易碎支撑材料,即必须用所提供的工具手动移除。在移除支撑材料时必须小心,并采用正确的保护设备以确保安全。目前也可采用一些水溶性的支撑材料。

这些水溶支撑材料在150℃以下的打印舱中具有良好的性能。但也就是说,如果采用水溶性支撑材料,则ULTEM零件无法在最佳温度下打印,从而导致零件本身出现上述缺陷。

miniFactory Ultra 3D打印机有两个喷嘴。因此,该打印机可在使用易碎支撑材料的情况下打印复杂的ULTEM零件,这种易碎支撑材料相对容易移除,同时可确保零件的最佳机械性能。

ULTEM 3D打印零件适合于多种应用。

ULTEM打印质量保证

ULTEM 3D打印零件适合于多种应用。当零件用于最终用途时,生产商必须确保采用最佳打印工艺并避免任何制造误差。将一个3D打印零件拿在手中时,没人能知道这个零件是如何被打印出的,打印舱是否达到了最佳温度或明显低于玻璃化转变温度。确保这一点的最好方法是要求提供打印零件的质量控制报告,该报告应包含零件制造过程的所有信息。

这样可增加用户对3D打印零件的信任,并允许企业在备件制造中运用“标准样品”思维。miniFactory AARNI是配合miniFactory Ultra 3D打印机使用的一款创新型过程监测工具。AARNI将直观地为您提供关于每次打印的所有信息,同时始终确保打印ULTEM零件的质量。

兼容的miniFactory 3D打印机

  • miniFactory Ultra 3D打印机已针对Ultem 3D打印进行优化。通过选择我们的技术打印Ultem零件,可以确保零件的高质量生产。miniFactory技术深受世界各地客户的信赖。联系我们,获取适合您零件需求的优质3D打印解决方案。
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ULTEM是SABIC全球技术有限公司的商标

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