Desktop-FDM-3D-Drucker sind in der Regel in der Lage, Material bis zu Temperaturen von etwa 280 °C zu extrudieren. Bei diesen Temperaturen führt eine längere Verwendung zu einer Beeinträchtigung von Teilen wie PTFE-Düseneinsätzen oder Kunststoffteilen im Bauvolumen. Bei noch höheren Temperaturen versagen Schrittmotoren ebenso wie die Elektronik. Die Temperaturen der Bauplattform sind ebenfalls auf etwa 100 °C begrenzt. Desktop-Maschinen der aktuellen Generation wurden unter Berücksichtigung von Filamenten wie PLA und ABS konzipiert. Daher ist es völlig vernünftig, dass sie für den Betrieb bei den für diese Materialien erforderlichen Temperaturen hergestellt wurden.
Ein Lulzbot Taz, der als Hochtemperatur-Desktop-3D-Drucker aus PEEK und PEI umfunktioniert wurde.
In den letzten Jahren haben wir jedoch gesehen, dass Menschen Nylons und andere Materialien mit höheren Temperaturen extrudieren wollen, die den Betriebsbereich aktueller Desktop-Maschinen erweitern. Wir haben selbst Materialien wie PPSU , PEEK , PEEK CF , PEKK und PEI (Ultem) geschaffen. Diese technischen Kunststoffe erfordern viel höhere Temperaturen, um richtig zu drucken. PPSU erfordert eine Betttemperatur von über 140 °C und eine Düsentemperatur zwischen 360 und 400 °C. PEEK benötigt eine Düsentemperatur zwischen 360 und 420 °C (obwohl es in einigen Fällen näher an 450 °C liegen kann) und eine Betttemperatur von 120 C. PEI benötigt eine Temperatur um 340 - 360°C.
Hochtemperaturmaterialien wie PEEK , PEI und PPSU verleihen Desktop-3D-Druckern eine unerhörte Leistung. Die hohe Abriebfestigkeit, hohe chemische Beständigkeit, niedrige Flamme, Selbstverlöschung und hohe Festigkeit dieser Materialien machen sie zu den leistungsstärksten 3D-Druckpolymeren auf dem Markt. Besonders begehrt sind diese Materialien in der Forschung insbesondere für die Luftfahrt. Luft- und Raumfahrtunternehmen verwenden diese Materialien auch an Bord von Flugzeugen. Wir glauben, dass diese Hochtemperaturmaterialien aufgrund ihrer Leistung und Fähigkeit, in einigen Fällen Metalle zu ersetzen, die Zukunft für die Fertigung mit 3D-Druck sind. Wir sind nicht die Einzigen, die das denken, und das macht es zu einem Material, mit dem viele Forscher experimentieren möchten.
Bisher musste man jedoch das Glück haben, einen Fortus-Drucker von Stratasys zu besitzen, um diese Materialien zusammenhängend extrudieren zu können. Kürzlich sind neue Hochtemperatur-3D-Drucker auf den Markt gekommen. Diese rühmen sich eines besseren Wärmemanagements und einer Beständigkeit gegenüber den höheren Temperaturen, die diese Materialien benötigen. Gibt es jedoch einen anderen Weg zum Extrudieren von Hochtemperaturmaterialien?
Zwei Forschungsberichte und Experimente eines Mitglieds der Ultimaker-Community weisen auf eine interessante Möglichkeit hin: die Verwendung von normalen Desktop-3D-Druckern zur Herstellung von Hochtemperaturmaterialien. Sowohl die NASA als auch Michael McHugh forschten daran, einen Lulzbot Taz und einen Ultimaker 2 in einen Hochtemperatur-PEEK-Drucker zu verwandeln.
Die NASA und der Lulzbot Taz
Die neue e3D-Düse .
Sie können das Papier der NASA hier lesen. Was die NASA tun wollte, war, einen vergleichsweise kostengünstigen Drucker für PEI zum Laufen zu bringen. Das Team wollte sehen, ob es möglich ist, einen Lulzbot dafür aufzurüsten.
„Eine zentrale Herausforderung beim Hochtemperaturdruck ist die Aufrechterhaltung der Teiletemperatur während des Druckens. Um dies zu erreichen, verwenden Industriemaschinen einen Konvektionsofen um das Bauvolumen des Druckers herum, um die richtige Bauumgebung aufrechtzuerhalten [12]. Dies ist keine praktische Lösung Desktop-Maschinen aus einer Vielzahl von Gründen, einschließlichder Gesamtabmessungen der Maschine und der Konstruktion der Gantry- und Extrudersysteme.Daher verwendet das hier entwickelte und beschriebene System gerichtete Infrarot(IR)-Heizung,um nur Energie darauf zu fokussieren und die Temperatur zu steuern B. ein gedrucktes Teil und nicht die gesamte Maschine. Dadurch wird die Druckumgebung auf einer ausreichend niedrigen Temperatur gehalten, damit viele der Maschinenkomponenten die strukturelle Integrität bewahren und ordnungsgemäß funktionieren. Einige Lagerkomponenten wie Elektronik, Schrittmotoren, ABS-gedruckte Maschinenteile , und heiße Enden mussten noch modifiziert werden, um die Überlebensfähigkeit und Kompatibilität mit den erhöhten Temperaturen des Machi sicherzustellen ne während des Druckens ausgesetzt ist ."
Die verkleidete und geschützte Elektronik .
Das NASA-Team machte:
- Ein Gehäuse für den 3D-Drucker, um Wärme einzudämmen.
- Sie entfernten die elektronischen Steuerungen aus dem Drucker selbst.
- Alle ABS-Kunststoffteile des Druckers wurden durch 3D-gedruckte PEI-Teile ersetzt, um den höheren Temperaturen standhalten zu können.
- Sie installierten ein Hotend mit höherer Temperatur, das E3D-v6 1,75 mm Universal
- Sie fügten 35-W-Halogenlampen hinzu, um direkte Wärme zu erzeugen.
Die Halogenbirnen der NASA lieferten eine Teilheizung .
- Ein aktives System und ein Kühlgehäuse wurden hinzugefügt, um die Schrittmotoren zu kühlen und sie vor Ausfall zu bewahren.
- Sie haben Marlin so modifiziert, dass sie bei diesen Temperaturen drucken können.
Die NASA bewahrte das Filament in einer speziellen Filamentbox auf und trocknete es vor dem Drucken aus. Das Team war in der Lage, Teile ohne Verformung und Delaminierung zu drucken, was eines der Probleme ist, mit denen die meisten Menschen bei der Arbeit mit Hochtemperaturmaterialien konfrontiert sind.
PEI-Teile 3D-gedruckt auf einem modifizierten Lulzbot Taz von der NASA.
Michael McHugh und der Ultimaker
Ein doppeltes Gehäuse für diesen Ultimaker, damit er PEEK extrudieren kann .
Michael McHugh arbeitete auch an einem ähnlichen Projekt. Nur hatte er sich für eine viel schwierigere Aufgabe entschieden, das notorisch schwierige Material PEEK in 3D zu drucken. Er sah sich einen Ultimaker 2 an und beschloss, dieses Gerät umzufunktionieren, um es in einen Hochtemperaturdrucker zu verwandeln. Um dies zu tun, strebt er an, eine Düsentemperatur von „410 °C, ein Heizbett von 130 °C und eine Umgebungstemperatur von 80 °C“ zu erreichen, um PEEK zu drucken“.
UTS-Stab 3D-gedruckt in PEEK auf einem Ultimaker.
- Er änderte die maximal erlaubte Drucktemperatur im Ulti-Geschmack von Marlin und in Cura.
- Er verbesserte die Thermistoren.
- Dann baute er ein Doppelgehäuse aus Polycarbonat.
- Er hat auch auf ein e3D-Hot-End aufgerüstet.
- Er benutzte einen Fön, um seine Teile zu erhitzen.
Karabiner-Testdrucke auf dem UM2 mit PEEK
Er machte dann viele Testdrucke und verbesserte seinen Drucker, bis er
" Eine Methodik zum Testen des PEEK-FFF-Druckers gemäß ISO 527 wurde entwickelt und durchgeführt. Die Ergebnisse bewiesen, dass die Fähigkeit zum Drucken von PEEK mit FFF erfolgreich entwickelt wurde und dass Druckproben mit Zugfestigkeiten hergestellt wurden, die den Ergebnissen gut entsprachen in der Literatur gefunden ."
Den Artikel von Michael McHugh zur Umwandlung eines Ultimaker in einen PEEK-Drucker finden Sie hier .
Dies waren seine PEEK-Filament-3D-Druckeinstellungen in Cura .
Durch den Bau eines doppelten Gehäuses konnte er die Wärme in seinem Drucker kontrollieren und dann reichte der Fön aus, um ihn weiter zu erhitzen.
PEEK-Karabiner am Ultimaker 2
Creme
3D-Druck 3D4Makers PEEK auf dem Ultimaker.
Crema, Mitglied der Ultimaker-Community , wurde ebenfalls in PEEK in 3D gedruckt . Er legte auch seinen 3D-Drucker bei, nahm aber vergleichsweise wenige Änderungen vor (Wir haben ihn kontaktiert, um mehr zu erfahren.)
Schlussfolgerungen
Neben der Verwendung von High-End-Fortus-Produktionssystemen und neuen Hochtemperatur-Desktop-3D-Druckern gibt es noch einen dritten Teil des Druckens von technischen Hochleistungskunststoffen: die Umnutzung von Desktop-3D-Druckern wie Ultimaker und Lulzbot für den 3D-Druck von PEEK und PEI. Wir begrüßen jede Innovation zur Verbesserung der Bedruckbarkeit von Hochtemperaturmaterialien, aus reiner Herzensgüte und auch, weil wir PEEK FDM-Filament verkaufen.
7 Kommentare
Knowledge Sourcing
Thanks for sharing such informative content
lack of a skilled workforce, low-cost productivity, and environment-friendly production(favored by the government) are prominent growth factors of the 3D printing market.
for more details visit us
vhttps://www.knowledge-sourcing.com/report/3d-printing-market
3D4Makers team
Thank you Braxton! We added the new link to the paper to the blog post!
Braxton
For those looking for Michaels paper like I was I found a source here: https://pdfkul.com/fffpeekfinal-originalpdf_59d7f9881723ddf891b0fb9e.html
Moin
can someone send me Michale McHughs paper?
Thanks,
Moin.
Ultimaker 3D Printers in India
That’s really great! It might be difficult for people to handle the process but you have done it so nicely. Technology is changing day by day and there are a lot of new techniques regarding 3d printing and scanning that are being introduced. Thank you very much. This will surely help a lot!
Ultimaker 3D Printers in India
Andrew Rolin
Michael McHughs paper was not available. Please send to me.
Sincerely
A. Rolin
Josh
Amazing finally someone who read my mind. I am going into my senior capstone project next year for my BS mechanical engineering degree. I planing doing a research paper on this subject but looks like I’m too late. Maybe all try and raise some capital to build core xy one instead. Thanks for this article I’m sure this is going to be where Desktop FDM printer are going in the next couple years. Then glass infill following the high thermoplastic craze.