Вспенивающийся Филамент LW-PLA

Для облегчения веса дронов, ускорения печати моделей и множества новых применений, 3D-печать с использованием филамента LW-PLA открывает новые двери для профессионалов и любителей.

От высокопроизводительных спортивных снарядов до прототипов самолетов и механических птиц — легкие вспенивающиеся филаменты появились на сцене 3D-печати и останутся здесь. С увеличением количества брендов по доступным ценам инженеры и любители авиамоделирования получили возможность воплотить некоторые надежды в реальность, когда речь идет о 3D-печати сверхлегких деталей.

Давайте рассмотрим, как новые вспенивающиеся и сверхлегкие материалы являются ключом к оптимизации веса ваших конструкций, улучшению механических свойств ваших изделий и возможно, вдохнут новую жизнь в старые проекты, которые просто не могли летать или плавать.

Вспенивающиеся филаменты, вспенивающиеся гранулы и сверхлегкие филаменты — это более легкие альтернативы PLA или PETG. Если вес вашего проекта является проблемой, вы будете рады узнать, что новые альтернативы открывают новые возможности для профессионалов и любителей.

Вспенивающийся и легкий филамент

Когда решил приобрести свою первую машину FDM вместо полимерного 3D-принтера, который я уже использовал профессионально для создания прототипов — это было связано с тем, что большинство моих проектов было связано с печатью летающих аппаратов, а значит, вес был проблемой. Будь вы профессионал, печатающий прототипы беспилотников или любитель, создающий свои собственные самолеты на дистанционном управлении, правильный выбор материала имеет значение.

Одной из моих целей в области 3D-печати печать маленьких самолетов для моих детей и RC-самолетов для себя.

Вес всегда является проблемой для всего, что летает. Требования к прочности могут быть достигнуты с помощью армирования труб из углеродного волокна или любого другого элемента, обеспечивающего жесткость или прочность (в основном для тяговых и гнущихся деталей).

Сначала самым логичным вариантом был более легкий, чем PLA, филамент ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол). Однако 3D-печать с использованием ABS, как известно, позволяет получать термочувствительные детали с тенденцией к деформации. Некоторые называют этот материал «упрямым» и его не рекомендуется использовать в жилых помещениях из-за потенциальной токсичности газов при расплавлении или горении. Конечно, без подогреваемого рабочего стола на 3D-принтере (для ABS требуется температура стола 110 °C) печать на ABS будет безуспешна.

Открыв для себя легкий PLA, выбрал его в качестве стандартного материала для авиационной печати. LW-PLA сохраняет большинство хороших качеств PLA при меньшем весе (обычно в два раза). С тех пор как я начал 3D-печать с LW-PLA, легкие филаменты стали моей навязчивой идеей и стремлением сделать еще легче.

Что такое вспенивающийся филамент LW-PLA?

Когда вы думаете о чем-то пенящемся, на ум приходит крем для бритья, но вспенивающиеся материалы для 3D-печати гораздо более контролируемы и предсказуемы.

В двух словах, плотность вспенивающегося материала определяется температурой при которой он печатается, а также текучестью (скоростью потока) материала через сопло. Это удобный способ получения печатной детали с меньшим весом по сравнению с другими пластиками, но конечно, есть ограничения и цена, которую приходится платить.

Существуют активные вспенивающиеся филаменты (более полезные с точки зрения механических свойств) и неактивные вспенивающиеся филаменты, в которых вы не можете контролировать вес печатной детали с помощью температуры экструзии, поскольку филамент обычно достигает своей низкой плотности перед использованием.

Исключением является новый полипропиленовый филамент от Infinite Material Solutions под названием Caverna PP, предназначенный для печати равномерно пористых деталей, напоминающих 3D-печатную пену. Он имеет водорастворимый этап последующей обработки, чтобы частично и надеюсь, однородно раствориться, стать более пористым и легким, что делает его подходящим для конкретных применений. который оставляет после себя непрерывную микропористую морфологию.

С профессиональной точки зрения, вспенивающиеся материалы обладают огромным потенциалом. Вспененные конструкции в целом отличаются меньшей усадкой и лучшей стабильностью размеров благодаря меньшему расходу материала. Они также обладают значительными тепло и звукоизоляционными свойствами.

Неудивительно, что такие компании, как Boeing, Airbus и многие другие, работающие в автомобильной и морской промышленности, имеют специальные научно-исследовательские группы, занятые разработкой прочных и легких материалов. Исследования в области аддитивного производства пенопласта обещают ускорить производство крупногабаритных изделий, таких как формы для корпусов лодок, которые ранее изготавливались с помощью литья пенопласта под давлением, требующего дорогостоящей оснастки.

Доступный вспенивающийся филамент

Еще в апреле 2019 года компания ColorFabb выпустила активный вспенивающийся LW-PLA, расширив свой каталог термопластичных материалов этим новым революционным филаментом. С тех пор другие производители, а именно 3DLabPrint и eSun, приняли этот новый способ печати.

eSun ePLA-LW (легкий PLA) — это материал, специально разработанный для моделей самолетов, дронов и косплей-костюмов. Как и у материала ColorFabb, скорость вспенивания и прочность ePLA-LW регулируются путем настройки температуры сопла. Коэффициент вспенивания составляет 220%, и при печати модели того же объема один рулон ePLA-LW можно использовать как 2,2 рулона обычного PLA. Вспенивание делает слоистый рисунок практически невидимым. При температуре от 210°C до 270°C этот материал начинает вспениваться во время печати, увеличивая свой объем почти в 1,2 раза, а скорость экструзии при печати может быть снижена до 45% для печати более легких деталей.

Проверить цену филамента eSun ePLA-LW можно на сайте:

• Aliexpress

Как печатать вспенивающим филаментом PLA-LW?

Как правило, вспенивающиеся филаменты печатаются при более высокой температуре, чем обычный PLA, иначе вспенивающий компонент не достигнет энергетического барьера, необходимого для реакции и таким образом образуются микропузырьки, придающие матовость и пористость, а также меньшую плотность. Поэтому, если сопло принтера не достигает температуры 200 ºC, вы не сможете воспользоваться преимуществами этих материалов.

Рекомендации перед печатью:

• Поскольку при использовании вспенивающегося материала адгезия к основанию может стать еще более критичной, необходимо правильно выровнять рабочий стол.
• Убедитесь, что филамент не подвергался воздействию влаги. При необходимости высушите филамент.

Вы можете установить поток до 50% (текучесть 0,5, в некоторых программах слайсеров) без ущерба для основных механических свойств. Ниже определенных значений потока деталь может достичь точки, когда она станет недостаточно прочной, и для возвращения ее к функциональному состоянию потребуется перепроектирование, так как, к сожалению, прочность по отношению к снижению веса не следует линейной пропорции.

Основные настройки печати PLA-LW

• Держите вентилятор выключенным и уменьшите скорость печати до половины значения PLA.
• Помимо более популярного стандартного диаметра 1,75 мм, ColorFabb предлагает размер 2,85 мм, который можно легко напечатать с помощью сопла 0,6 мм, 0,8 мм или даже 1,0 мм. Более широкий диаметр позволяет печатать большие слои, что также приводит к более высокой производительности печати (объемная скорость).
• Лучший совет — следовать рекомендациям производителей и хотя разные принтеры и экструдеры могут вести себя по-разному, предлагаемые производителем настройки должны быть хорошей отправной точкой. Если техническая спецификация недоступна (как в случае с eSun LW-PLA) или если результат не соответствует ожиданиям, попробуйте применить «Пятое правило» и варьировать только одним параметром за раз.

Пять правил:

• Поток: 50% (или множитель экструдера: 0,5).
• Температура сопла: 250 ºC
• Температура стола: 55 ºC
• Скорость печати: 50% от обычной скорости PLA (для безопасности).
• Обдув: 0% (Выкл.)

Также установите величину отката менее 2,5 мм (в идеале «Выкл.»).