La stampa 3D con materiale ULTEM è un mercato in rapida crescita, poiché la stampa 3D consente di produrre pezzi più velocemente, a costi inferiori e in modo più flessibile rispetto ai metodi di produzione tradizionali. Tuttavia, la stampa 3D Ultem richiede hardware di stampa 3D all'avanguardia. Le stampanti 3D industriali miniFactory sono state sviluppate per polimeri ad alte prestazioni come la stampa 3D con ULTEM, e ogni dettaglio è stato attentamente studiato per ottenere i migliori risultati.
PEI (Polieterimide) è un polimero amorfo ad alte prestazioni, meglio conosciuto con il suo nome commerciale ULTEM®. Esistono due versioni conosciute di questo materiale disponibili come materiale per la stampa 3D: ULTEM AM9085F e ULTEM AM1010F (PEI9085 e PEI1010). Entrambi i materiali possono essere stampati in 3D solo con la tecnologia FFF a causa delle loro alte temperature di lavorazione.
ULTEM9085 è particolarmente adatto per l'uso in aeroplani, treni, navi e altri veicoli che richiedono materiali approvati o certificati con protezione contro il fuoco e una buona resistenza meccanica. Questo materiale, ad esempio, può essere utilizzato nei sistemi di ventilazione, negli sganci, nei contenitori e nei condotti per cavi. Offre una buona resistenza alle alte temperature e può resistere a temperature costanti di 170°C. Inoltre, presenta una buona resistenza agli urti e, grazie al suo eccellente rapporto resistenza/peso, rappresenta una buona alternativa alle parti metalliche.
ULTEM1010 ha un'eccezionale resistenza e rigidità sotto esposizione a lungo termine al calore. Il materiale resiste a una temperatura costante di 210°C, ha una stabilità idrolitica eccellente ed è adatto per la sterilizzazione a vapore ripetuta. Questo rende il materiale estremamente versatile ed è uno dei polimeri ultrapolymer più utilizzati dai nostri clienti. ULTEM1010 presenta un'alta resistenza ai prodotti chimici.
Fino ad ora, i pezzi ULTEM sono stati prodotti tramite stampaggio a iniezione o lavorazione. Ora, tuttavia, la stampa 3D consente applicazioni più ampie dei materiali. La stampa 3D è nota per eccellere in aree in cui i metodi di fabbricazione tradizionali affrontano sfide in termini di costi e volumi di produzione. Con la stampa 3D, la tecnologia miniFactory Ultra non dipende più dalle forme in magazzino, ma può produrre pezzi più grandi senza spreco di materiale e a un costo significativamente inferiore rispetto a prima.
La sfida della lavorazione è lo spreco di materiale. Inoltre, è necessario un centro di lavorazione indipendente e un software per ogni parte da fabbricare. Lo stampaggio a iniezione è una buona soluzione quando si tratta di grandi produzioni. Tuttavia, lo stampaggio a iniezione dei polimeri ULTEM differisce dallo stampaggio a iniezione di molti plastici industriali in quanto gli stampi devono essere riscaldati fino a 175°C. Il dispositivo di stampa 3D miniFactory Ultra può produrre 1 o 100 pezzi allo stesso costo per pezzo. Ogni pezzo può anche essere diverso, e preparare un file CAD per la stampa 3D non richiede più di cinque minuti. Di conseguenza, la stampa 3D è un metodo di produzione estremamente flessibile e veloce, dove la libertà di progettazione e la personalizzazione di massa sono i migliori strumenti del progettista.
La struttura dei costi di una parte stampata in 3D differisce sostanzialmente da quella delle parti prodotte tramite metodi di fabbricazione tradizionali. Indipendentemente dal metodo utilizzato per fabbricare la parte ULTEM, la parte deve essere prima progettata con un software CAD. Il programma di stampa utilizzato da miniFactory Ultra utilizza un file STL per creare un programma per la parte, che viene trasferito a una stampante 3D. Ci vogliono circa 30 minuti dal momento in cui si accende la stampante 3D all'inizio della stampa, che richiede circa 10 minuti per essere completata dall'operatore. Nella stampa 3D, le parti vengono prodotte aggiungendo materiale, quindi lo spreco di materiale non è un problema. Questo significa che i costi del materiale dipendono solo dal peso della parte e le sue dimensioni o complessità non hanno alcun impatto sui costi.
Dopo l'investimento in una stampante 3D miniFactory Ultra, le parti possono essere prodotte sostenendo solo i costi dei materiali. Il consumo di elettricità, ad esempio, non diventa una voce di spesa significativa. Per ottimizzare ulteriormente la produzione, un singolo operatore può gestire più stampanti 3D Ultra.
La stampa 3D dei materiali ULTEM richiede un dispositivo con tecnologia FFF progettato per la stampa 3D di ultrapolimeri. miniFactory Ultra è ottimizzato per la stampa 3D di plastiche speciali, e la nostra tecnologia offre una soluzione tecnica che consente di raggiungere temperature di lavorazione molto elevate, la pre-asciugatura dei materiali e la manutenzione dei materiali. Inoltre, il software di controllo qualità AARNI che abbiamo sviluppato garantisce l'uniformità dei pezzi e produce documenti di produzione per i pezzi ULTEM stampati in 3D.
I materiali ULTEM hanno una temperatura di transizione vetrosa estremamente alta, fino a 217°C (per fare un confronto, l'ABS ha una temperatura di transizione vetrosa di 85°C). Per la stampa 3D di materiali amorfi come l'ULTEM, è essenziale mantenere la temperatura della camera di stampa vicino al punto di transizione vetrosa del materiale durante la stampa. Questo è l'unico modo per garantire che i pezzi siano dimensionalmente accurati e meccanicamente resistenti, senza tensioni interne. La stampante 3D miniFactory Ultra è stata sviluppata per polimeri ad alte prestazioni come l'ULTEM, che richiedono alte temperature di lavorazione. Se il materiale viene stampato in una camera di stampa che è chiaramente più fredda di Tg (temperatura di transizione vetrosa), il pezzo stampato si raffredda in modo irregolare. Ciò porta a elevate sollecitazioni meccaniche, deformazioni e, nel peggiore dei casi, alla rottura del pezzo. Con la stampante Ultra 3D, puoi stampare pezzi ULTEM in un processo ottimizzato, dove l'alta temperatura della camera garantisce pezzi di alta qualità.
Ad esempio, la temperatura di transizione vetrosa dell'ULTEM1010 è di circa 217°C, quindi la temperatura ottimale nella camera di stampa durante la stampa è di circa 215°C. Se la temperatura scende al di sotto dei 210 gradi, la parte sarà soggetta a stress evidenti a causa del raffreddamento non uniforme.
La temperatura di transizione vetrosa dell'ULTEM9085 è di circa 185°C, il che significa che la temperatura ottimale nella camera di stampa è di circa 180°C. Ciò significa che una temperatura uniforme e sufficientemente alta nella camera di stampa è di gran lunga il fattore più importante nella stampa 3D di polimeri ad alte prestazioni quando si mira a ottenere pezzi di qualità. Quando il processo di stampa stesso è completato, la camera viene raffreddata lentamente e uniformemente, in modo che anche il pezzo si raffreddi lentamente e non subisca ulteriori stress.
La temperatura della piattaforma di costruzione non è critica per il risultato del processo. Nei dispositivi la cui camera di stampa non può essere riscaldata alla temperatura di transizione vetrosa del materiale, la piattaforma di stampa serve solo per mantenere il pezzo sulla piattaforma e prevenire che il materiale si deformi e si distorca con l'aiuto di vari adesivi. Sebbene questo metodo possa produrre pezzi esteticamente gradevoli in alcuni casi (pezzi piccoli), non può prevenire le tensioni interne nel materiale, che possono compromettere significativamente le sue proprietà. Il miniFactory Ultra dispone anche di una piattaforma di costruzione riscaldata che può essere riscaldata fino a 250°C. Ciò migliora il preriscaldamento del dispositivo e aiuta a mantenere una temperatura omogenea nella camera.
La temperatura ottimale della testina di stampa per i materiali ULTEM è tra 360 e 385°C, a seconda dell'attrezzatura di stampa 3D e di come viene misurata la temperatura finale della testina di ciascun dispositivo. Considerando l'ampia gamma di lavorazione dei termoplastici, la temperatura di stampa non è così critica come la temperatura della camera di stampa. Man mano che la velocità di stampa aumenta, anche la temperatura della testina deve aumentare per garantire una potenza di fusione sufficiente. Le testine di stampa del miniFactory Ultra possono essere riscaldate fino a 480°C, rendendo così la stampa 3D del materiale ULTEM senza sforzo.
Come la maggior parte dei polimeri, i materiali ULTEM sono sensibili all'assorbimento di umidità, il che indebolisce la qualità di stampa. È estremamente importante che i materiali vengano pre-asciugati secondo le istruzioni. Tuttavia, ancora più importante è che il materiale venga mantenuto asciutto durante il processo di stampa. Con un'umidità relativa superiore al 50%, il materiale perfettamente pre-asciugato raccoglie così tanta umidità in poche ore che la qualità di stampa peggiora. La stampante 3D miniFactory Ultra dispone di una camera riscaldata per filamenti che pre-asciuga il materiale per un uso ottimale e mantiene l'umidità lontana dal materiale durante la stampa. Questa funzione consente di stampare sempre con la stessa alta qualità evitando problemi legati all'umidità.
Grazie al processo di stampa ottimale del miniFactory Ultra, non è necessaria alcuna post-elaborazione speciale, e il pezzo è pronto per l'uso immediatamente dopo la stampa. Ciò è reso possibile dalla temperatura ottimale di stampa della camera durante il processo e dal lento e uniforme raffreddamento successivo. In una stampante 3D Ultra, ciò avviene automaticamente, ovvero non è necessaria l'intervento dell'utente. Nei processi subottimali, gli errori del processo non possono essere corretti tramite trattamento termico o altre post-elaborazioni.
Se la parte presenta strutture di supporto stampate con materiale di supporto per Ultem, possono essere rimosse dalla parte dopo il raffreddamento. I materiali di supporto per i polimeri ad alte prestazioni sono quasi sempre materiali di supporto cosiddetti spezzabili, cioè devono essere sempre rimossi manualmente con gli strumenti forniti. Tuttavia, è necessario prestare attenzione durante la rimozione dei materiali di supporto e utilizzare l'equipaggiamento protettivo adeguato per garantire la sicurezza. Sono anche disponibili alcuni materiali di supporto solubili in acqua.
Questi materiali funzionano bene in una camera di stampa al di sotto di 150°C. Ciò significa che se viene utilizzato un materiale di supporto solubile in acqua con l'ULTEM, la parte potrebbe non essere stampata alla temperatura ottimale, il che a sua volta causa le debolezze menzionate sopra nella parte stessa.
Le stampanti 3D industriali miniFactory dispongono di due testine di stampa. Questo consente al dispositivo di stampare anche pezzi complessi in ULTEM con materiale di supporto rompibile, che è relativamente facile da rimuovere, assicurando al contempo le proprietà meccaniche ottimali del pezzo.
I pezzi stampati in 3D in ULTEM sono adatti per molte applicazioni. Quando i pezzi sono destinati a applicazioni finali, i produttori devono garantire un processo di stampa ottimale ed evitare errori di produzione. Quando un pezzo stampato in 3D viene tenuto in mano, nessuno può dire come è stato stampato, se la camera di stampa ha raggiunto la temperatura ottimale o se era chiaramente al di sotto della temperatura di transizione vetrosa. Il modo migliore per assicurarsi di ciò è richiedere un rapporto di controllo qualità per il pezzo stampato che includa tutte le informazioni sul processo di produzione del pezzo.
Questo aumenta la fiducia nelle parti stampate in 3D e consente alle aziende di utilizzare il pensiero del "campione maestro" nella produzione di ricambi. miniFactory AARNI è uno strumento innovativo di monitoraggio del processo che funziona con la stampante 3D miniFactory Ultra. Con AARNI, ricevi tutte le informazioni visivamente per ogni stampa, assicurando costantemente la qualità delle parti ULTEM stampate.
ULTEM è un marchio registrato di SABIC GLOBAL TECHNOLOGIES BV
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