A impressão 3D com material ULTEM é um mercado em rápido crescimento, pois a impressão 3D permite fabricar peças mais rapidamente, de forma mais barata e mais flexível em comparação com os métodos tradicionais de fabricação. No entanto, a impressão 3D com Ultem exige hardware de impressão 3D de última geração. As impressoras 3D industriais miniFactory foram desenvolvidas para polímeros de alto desempenho como a impressão 3D ULTEM, e cada detalhe foi cuidadosamente pensado para obter os melhores resultados.
PEI (Polieterimida) é um polímero amorfo de alto desempenho, mais conhecido pelo nome comercial ULTEM®. Existem duas versões conhecidas do material disponíveis como material para impressão 3D: ULTEM AM9085F e ULTEM AM1010F (PEI9085 e PEI1010). Ambos os materiais só podem ser impressos em 3D com a tecnologia FFF devido às suas altas temperaturas de processamento.
O ULTEM9085 é particularmente adequado para uso em aviões, trens, navios e outros veículos que exigem materiais aprovados ou certificados com proteção contra incêndio e boa resistência mecânica. Este material, por exemplo, pode ser usado em sistemas de ventilação, trincos, carcaças e dutos de cabos. Ele oferece alta resistência à temperatura e pode suportar uma temperatura constante de 170°C. Além disso, apresenta boa resistência ao impacto e, graças à sua excelente relação resistência/peso, é uma boa alternativa às peças metálicas.
ULTEM1010 tem resistência e rigidez excepcionais sob exposição prolongada ao calor. O material suporta uma temperatura constante de 210°C, possui excelente estabilidade hidrolítica e é bem adequado para esterilização a vapor repetida. Isso torna o material extremamente versátil e é um dos ultrapolímeros mais usados pelos nossos clientes. ULTEM1010 apresenta alta resistência a produtos químicos.
Até agora, as peças de ULTEM foram produzidas por moldagem por injeção ou usinagem. No entanto, agora a impressão 3D permite uma aplicação mais ampla de materiais. Sabe-se que a impressão 3D se destaca em áreas onde os métodos tradicionais de fabricação enfrentam desafios em termos de custos e volumes de produção. Com a impressão 3D, a tecnologia miniFactory Ultra não precisa mais depender de formas em estoque, podendo produzir peças maiores, sem desperdiçar material, e a um custo significativamente mais baixo do que antes.
O desafio da usinagem é o desperdício de material. Além disso, é necessário um centro de usinagem independente e software para cada peça a ser fabricada. A moldagem por injeção é uma boa solução para grandes produções. No entanto, a moldagem por injeção dos polímeros ULTEM difere da moldagem por injeção de muitos plásticos industriais, pois os moldes devem ser aquecidos a até 175°C. O dispositivo de impressão 3D miniFactory Ultra pode produzir 1 ou 100 peças com o mesmo custo por peça. Cada peça também pode ser diferente, e preparar um arquivo CAD para impressão 3D não leva mais do que cinco minutos. Consequentemente, a impressão 3D é um método de fabricação extremamente flexível e rápido, onde a liberdade de design e a personalização em massa são as melhores ferramentas do designer.
A estrutura de custos de uma peça impressa em 3D difere substancialmente das produzidas por métodos de fabricação tradicionais. Independentemente do método utilizado para fabricar a peça ULTEM, a peça deve ser primeiro projetada com software CAD. O programa de impressão utilizado pelo miniFactory Ultra usa um arquivo STL para criar um programa para a peça, que é transferido para uma impressora 3D. Leva cerca de 30 minutos desde o momento em que a impressora 3D é ligada até o início da impressão, que leva cerca de 10 minutos para ser concluída pelo operador. Na impressão 3D, as peças são produzidas adicionando material, portanto, o desperdício de material não é um problema. Isso significa que os custos de material dependem apenas do peso da peça, e suas dimensões ou complexidade não afetam os custos.
Após investir em uma impressora 3D miniFactory Ultra, as peças podem ser fabricadas apenas com os custos de material. O consumo de eletricidade, por exemplo, não se torna um item significativo de despesa. Para otimizar ainda mais a produção, um único operador pode gerenciar várias impressoras 3D Ultra.
A impressão 3D de materiais ULTEM requer um dispositivo de tecnologia FFF projetado para impressão 3D de ultrapolímeros. O miniFactory Ultra é otimizado para impressão 3D de plásticos especiais, e nossa tecnologia oferece uma solução técnica que permite temperaturas de processamento muito altas, a secagem prévia de materiais e a manutenção de materiais. Além disso, o software de controle de qualidade AARNI que desenvolvemos garante a uniformidade das peças e gera documentos de fabricação para as peças ULTEM impressas em 3D.
Os materiais ULTEM possuem uma temperatura de transição vítrea extremamente alta, até 217°C (para comparação, o ABS possui uma temperatura de transição vítrea de 85°C). Para impressão 3D de materiais amorfos como o ULTEM, é essencial manter a temperatura da câmara de impressão próxima ao ponto de transição vítrea do material durante a impressão. Esta é a única maneira de garantir que as peças sejam dimensionalmente precisas e mecanicamente fortes, sem tensões internas. A impressora 3D miniFactory Ultra foi desenvolvida para polímeros de alto desempenho como o ULTEM, que requerem altas temperaturas de processamento. Se o material for impresso em uma câmara de impressão que está claramente mais fria que Tg (temperatura de transição vítrea), a peça a ser impressa esfria de maneira desigual. Isso leva a tensões mecânicas elevadas, deformação e, no pior caso, à rachadura da peça. Com a impressora Ultra 3D, você pode imprimir peças ULTEM em um processo otimizado, onde a alta temperatura da câmara garante peças de alta qualidade.
Por exemplo, a temperatura de transição vítrea do ULTEM1010 é de cerca de 217°C, então a temperatura ideal na câmara de impressão durante a impressão é de cerca de 215°C. Se a temperatura cair abaixo de 210 graus, a peça será sujeita a tensões evidentes devido ao resfriamento desigual.
A temperatura de transição vítrea do ULTEM9085 é de cerca de 185°C, o que significa que a temperatura ideal na câmara de impressão é de cerca de 180°C. Isso significa que uma temperatura uniforme e suficientemente alta na câmara de impressão é, de longe, o fator mais importante na impressão 3D de polímeros de alto desempenho quando se busca peças de qualidade. Quando o processo de impressão em si está completo, a câmara é resfriada lentamente e uniformemente, para que a peça também esfrie lentamente e não sofra tensões adicionais.
A temperatura da plataforma de construção não é crítica para o resultado do processo. Em dispositivos cuja câmara de impressão não pode ser aquecida até a temperatura de transição vítrea do material, a plataforma de impressão serve apenas para manter a peça na plataforma e evitar que o material se deforme e distorça com o auxílio de vários adesivos. Embora esse método possa produzir peças com boa aparência em alguns casos (peças pequenas), ele não pode evitar tensões internas no material, o que pode prejudicar significativamente suas propriedades. O miniFactory Ultra também possui uma plataforma de construção aquecida que pode ser aquecida até 250°C. Isso melhora o pré-aquecimento do dispositivo e ajuda a manter uma temperatura homogênea na câmara.
A temperatura ideal da boca para os materiais ULTEM é de 360-385°C, dependendo do equipamento de impressão 3D e de como a temperatura final da boca de cada dispositivo é medida. Dada a ampla faixa de processamento dos termoplásticos, a temperatura de impressão não é tão crítica quanto a temperatura da câmara de impressão. À medida que a velocidade de impressão aumenta, a temperatura da boca também deve ser aumentada para garantir uma potência de fusão suficiente. As bocas do miniFactory Ultra podem ser aquecidas até 480°C, tornando a impressão 3D do material ULTEM sem esforço.
Como a maioria dos polímeros, os materiais ULTEM são sensíveis à absorção de umidade, o que enfraquece a qualidade da impressão. É extremamente importante que os materiais sejam pré-secos conforme as instruções. Mais importante ainda, o material também deve ser mantido seco durante o processo de impressão. Com uma umidade relativa superior a 50%, o material perfeitamente pré-secado coleta tanta umidade em poucas horas que a qualidade da impressão diminui. A impressora 3D miniFactory Ultra possui uma câmara aquecida para filamentos que pré-seca o material para uso ideal e mantém a umidade afastada do material durante a impressão. Esse recurso permite imprimir sempre com a mesma alta qualidade, evitando problemas relacionados à umidade.
Graças ao processo de impressão otimizado do miniFactory Ultra, não é necessário nenhum processamento posterior especial, e a peça está pronta para uso imediatamente após a impressão. Isso é possível graças à temperatura ideal de impressão da câmara durante o processo e ao resfriamento lento e uniforme posterior. Em uma impressora 3D Ultra, isso ocorre automaticamente, ou seja, não é necessária intervenção do usuário. Em processos subótimos, os erros do processo não podem ser corrigidos por recozimento ou qualquer outro processamento posterior.
Se a peça apresentar estruturas de suporte impressas com material de suporte para Ultem, elas podem ser removidas da peça após o resfriamento. Os materiais de suporte para polímeros de alto desempenho são quase sempre materiais de suporte chamados quebráveis, ou seja, devem sempre ser removidos manualmente com as ferramentas fornecidas. No entanto, deve-se ter cuidado ao remover os materiais de suporte e usar o equipamento de proteção adequado para garantir a segurança. Também estão disponíveis alguns materiais de suporte solúveis em água.
Estes materiais funcionam bem em uma câmara de impressão abaixo de 150°C. Ou seja, se um material de suporte solúvel em água for usado com ULTEM, a peça pode não ser impressa na temperatura ideal, o que, por sua vez, causa as fraquezas mencionadas acima na própria peça.
As impressoras 3D industriais miniFactory possuem duas bocas. Isso permite que o dispositivo imprima até peças complexas de ULTEM com material de suporte quebrável, que é relativamente fácil de remover, garantindo ao mesmo tempo as propriedades mecânicas ideais da peça.
As peças impressas em 3D com ULTEM são adequadas para muitas aplicações. Quando as peças são destinadas a aplicações finais, os produtores devem garantir um processo de impressão ideal e evitar erros de fabricação. Quando uma peça impressa em 3D é mantida na mão, ninguém pode dizer como ela foi impressa, se a câmara de impressão atingiu a temperatura ideal ou se estava claramente abaixo da temperatura de transição vítrea. A melhor maneira de garantir isso é solicitar um relatório de controle de qualidade para a peça impressa que inclua todas as informações sobre o processo de fabricação da peça.
Isso aumenta a confiança nas peças impressas em 3D e permite que as empresas utilizem o pensamento de "amostra mestre" na fabricação de peças de reposição. miniFactory AARNI é uma ferramenta inovadora de monitoramento de processos que funciona com a impressora 3D miniFactory Ultra. Com o AARNI, você recebe todas as informações visualmente para cada impressão, garantindo constantemente a qualidade das peças ULTEM impressas.
ULTEM é uma marca registrada da SABIC GLOBAL TECHNOLOGIES BV
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