Uutiset


Julkaistu , julkaisija

Materiaaliesittelyssä Formlabs Rigid10K

rigid_10K_uutiskuva

On jälleen materiaaliesittelyn aika. Tämä onkin ensimmäinen kerta kun kirjoitan Formlabsin hartsimateriaaleista. Formlabsillahan on ollut jo useita vuosia tarjolla lasijauheella seostettu Rigid-materiaali, jonka erityispiirre on suuri kimmomoduli eli toisin sanottuna jäykkyys. Tämän materiaalin nimi vaihtui viime lokakuun lopulla Rigid4000:ksi, mutta itse materiaali pysyi samana. Samalla julkaistiin uusi Rigid10K materiaali. 

Tuo vanhan Rigidin nimenvaihdos tehtiin, jotta se kuvastaisi paremmin eroa uuteen Rigid10K:hon. Luku nimien perässä kertoo siis kimmomodulin (Young´s modulus) megapascaleina. Ja niille, joille kimmomoduli on outo termi, selitettäköön että se määritetään materiaalin veto- tai puristuskokeen avulla jakamalla kuormitus materiaalin suhteellisella muodonmuutoksella. Kimmomoduli määritetään materiaalin kuormitus-muodonmuutoskäyrän lineaariselta eli elastiselta osuudelta. Käytännössä kyse on materiaalin kyvystä säilyttää muotonsa kuormituksen alaisena. Taivutusmoduli (Flexural modulus) asetetaan vastaavalla tavalla, mutta kolmipiste-taivutuskokeen avulla.

rigid_10k_artikkelikuva_1

 

Rigid 10K vs. Rigid(4000)

Molemmat Rigid-perheen materiaalit ovat pohjahartsiltaan samoja kemikaaleja, mutta ero piilee fillerin eli lasijauheen määrässä. Tarkempi koostumus selviää materiaalien käyttöturvallisuustiedotteista (MSDS). Rigid10K:lle ilmoitetaan filleripitoisuudeksi 55-75 painoprosenttia. Rigid4000:llä se vaikuttaisi vaihtelevan 5-45 paino-% välillä. Eli on suhteellisen turvallista sanoa, että Rigid4000:n lasijauhepitoisuus on noin kolmannes.

Tulosteiden teknisissä ominaisuuksissa suurin ero piilee nimen mukaisesti kimmomodulissa, joka on Rigid4000:lle 4 GPa ja 10K:lle 10 GPa (Kuva 1). Nämä arvot alkavat jo olla luonnonkivimateriaalien kanssa samalla viivalla, ja yhdessä matalan murtovenymän (elongation) kanssa kertovat, että materiaalien murtokäyttäytyminen on kivimateriaalien tapaan haurasta. Haurauteen viittaa myös suhteellisen alhainen iskusitkeys (IZOD), joka tosin on samalla tasolla Standard-materiaalien kanssa (kuva 2). Rigid- ja muidenkin teknisten hartsimateriaalien käyttäytymisestä vetokokeessa on Formlabsin materiaalisivustolla nähtävillä informatiiviset videot sekä osalle materiaaleista myös jännitys-muodonmuutoskäyrät.

kuva_1

Kuva 1. Rigid 4000- ja Rigid10K materiaalien teknisten ominaisuuksien vertailua.


2
Kuva 2. Rigid- ja standard-materiaalien vertailua.
 
Kaikki Formlabsin tekniset materiaalit pyrkivät jäljittelemään yleisimpien polymeerien, kuten ABS, PP ja nylon, ominaisuuksia. Rigid-materiaalit ovat suunniteltuja matkimaan lasin ja kuituseosteisten polymeerien käyttäytymistä. Ne ovat parhaimmillaan silloin, kun tulosteiden pitää säilyttää muotonsa, vaikkapa aerodynamiikkatesteissä käytettävissä pienoismalleissa. Lisäksi suuri lasipitoisuus tarjoaa Rigid10K:lle erittäin hyvän kemikaalien keston. Tämän materiaalin suuri fillerimäärällä on kuitenkin kääntöpuolena heikentynyt huippulujuus.  Kuvasta 2 voi nähdä, että Rigid10K:n huippulujuus on jopa hieman Standard-materiaaleja alhaisempi.
3
Kuva 3. High Temp- ja Rigid-materiaalin ominaisuusvertailua.
 

Mutta Rigid10K:lla on vielä eräs ässä hihassaan, sillä sen lämpötaipuma-arvo on lähes yhtä hyvä kuin “kuumankestomateriaali” High Temp:illa. Rigid10K:n huippulujuus on myös High Temp:ia parempi. Suuri jäykkyys ja hyvä lämmönkesto yhdessä tekevätkin tästä materiaalista erinomaisen soveltuvan muovien ruiskuvalussa käytettävien ns. insatsien, eli muottien sisäosien, valmistukseen. Muovien ruiskuvalusta uutisoimmekin jo aiemmin kahdessa eri artikkelissa: OSA1 ja OSA2.

Tulostuskokemuksia Rigid10K:sta

Olemme tulostaneet Rigid 10K:sta monia testimalleja sekä tulostuspalvelun asiakastöitä. Valmistuneista kappaleista voi sanoa, että tulostuslaatu on SLA/LFS tulostukselle tyypillisesti hyvä, FFF-tulosteiden tyypillisimmät ongelmat ja laatuvirheet kuten roikkuvien massojen romahtaminen (eli tukien tarve) tai warppaaminen eivät koske SLA-tulostusta. Useasti bottom-up tekniikalla tehtävät SLA-tulosteet kuitenkin tarvitsevat enemmän tukia mitä FFF-menetelmällä valmistettaessa, jo yksinään revintävoimien takia. Toki SLA/LFS-tulostamisessa on omat erilaiset ongelmansa, mutta niihin en tässä yhteydessä tarkemmin paneudu.

Rigid10K-tulosteiden väri on sisarmateriaaliaan opaakimpi valkoinen, ja tulosteissa on miellyttävä mattapinta. Pinnassa on pientä karheutta, joten kappaleista saa hyvän otteen. Materiaalista tehdyt tulosteet ovat selkeästi muita hartseja tiheämpiä eli painavampia.

Tulostuspalvelun puolelta sain kuulla kokemuksena, että ko. materiaalilla tukien irroittaminen jälkikäsittelyn yhteydessä on helppoa, ja jälkikäsittely vaikkapa hiomalla on muutoinkin miellyttävää. Materiaalilla on tähän mennessä tehty jo useita asiakastöitä hyvin tuloksin.

Ja lopuksi vielä linkit TDS- ja SDS-dokumentteihin:
https://formlabs.com/3d-printers/form-3/tech-specs/#data-sheets 

Terveisin,

 

 

Aleksis Lehtonen

Support & Service- Maker3D

 
 
 
 
Lue koko viesti
Julkaistu , julkaisija

Materiaaliesittelyssä Ultimaker PETG

Ultimaker-materiaaleista

Ultimakerilta tuli hetki sitten uusin lisäys materiaalivalikoimaan, kun he julkaisivat oman PETG-materiaalinsa. No, tapojensa mukaisesti Ultimaker ei koskaan julkaise mitään materiaalia suin päin ilman tulostusprofiilien huolellista testausta, ja siksi uusien materiaalien julkaisutahti on joskus verkkainen. PETG-materiaalikeloissa on luonnollisesti NFC-tägit tunnistusta varten ja värivalikoima näytti olevan kiitettävän laaja, 14 väriä. Mutta nyt tämän uuden julkaisun myötä nousee taas esiin se vanha kysymys, että mitä materiaalia sitten se aiemmin myyty CPE/CPE+ oikein on?

PETG versus CPE

Olen jo aiemmin puhunut Mitsubishi PETG-materiaaliartikkelissani PETG-muovin yleisistä ominaisuuksista, joten en lähde nyt toistamaan itseäni. Sen sijaan olen yrittänyt selvittää, mitä materiaalia Ultimakerin jo pidempään myymät CPE (Co-PolyEster) ja CPE+ ovat. Tämä ei olekaan ollut mikään helppo tehtävä, sillä valmistajan TDS- ja SDS-dokumenteista ei saa mitään tietoa. Lukiessa tulee suorastaan vaikutelma, että CPE/CPE+:n todellinen koostumus on “valtiosalaisuus”, sillä ainoa sana mitä dokumentaatiosta löytyy on co-polyester. Termi “seospolyesteri” ei taas tarkoita juuri mitään, sillä se on ns. sateenvarjotermi jonka alle mahtuu useita eri materiaaleja, mukaan lukien PET/PETG. 

Mutta… näyttää että salaisuus on nyt paljastettu PETG:n julkaisun myötä. Äsken asiaa kaivellessa, Ultimakerin tukisivustolta löytyi 10.5.2021 julkaistu artikkeli jossa kerrotaan ko. materiaalien eroista. CPE on sen mukaan PETG-johdannainen, jonka kemikaalinkestoa on parannettu lisäaineistuksella. Mahdollisesta seostuksesta jollain muilla monomeereilla ei tosin kerrota. Sen sijaan CPE+-materiaalin pohjapolymeerina onkin glykolimuunneltu polysykloheksyleeni-dimetyleeni tereftalaatti eli lyhyemmin PCTG. Tämä muovi saattaa olla joillekin tuttu aiemmin myydystä BASF:in Z PCTG-materiaalista, joka nyttemmin on poistunut tuotannosta. PCTG-muovin ehkä paras ominaisuus on sen lämmönkesto, joka on hetkellisesti jopa 256 C sekä muodon stabiilius lämpötilan kasvaessa. 

Ultimakerin mukaan PETG-CPE perheen materiaalien tulostettavuus on helpointa PETG:llä ja haastavinta CPE+:lla, erityisesti suurikokoisten tai ohutseinämäisten kappaleiden kanssa. Omien kokemusten pohjalta CPE+ muodostaa runsaasti seittiä tulostettaessa ja pinnanlaatu jää usein muita materiaaleja heikommaksi. Mutta tästä huolimatta ko. materiaali puolustaa yhä paikkaansa haastavien käyttöolosuhteiden alaisena, sillä sen kemikaalien, kulutuksen ja lämmön kesto sekä iskusitkeys ovat ylivoimaiset PETG:hen tai CPE:han verrattuna (Kuva 1.)

Kuva 1. PETG-CPE materiaaliperheen materiaalien ominaisuusvertailu.

Alla vielä linkki ko. Ultimakerin artikkeliin:
https://support.ultimaker.com/hc/en-us/articles/360021526359 

Kaiken tämän materiaalin lukemisen jälkeen syntyy hienoinen vaikutelma, että PETG:n yleistyttyä Ultimaker alkaa “alaa ajas” CPE-materiaalia. Tätä hypoteesia tukee myös se, että samaisessa artikkelissa suositellaan CPE-tulostajia siirtymään PETG-käyttäjiksi. Mutta tämä on tietenkin pelkkää spekulaatiota...

Tulostuskokemuksia

Testimalleina käytettiin 3DBenchyä (http://www.3dbenchy.com/) sekä Curan Calibration Shapes-lisäosasta löytyvää ns. siltatestiä (Bridge test). 3DBenchyn malli tulostettiin benchmark-ohjeiden (0,2 mm kerrospaksuus, 10% infilll, tulostusnopeus max. 50 mm/s) mukaisesti Ultimakerin PETG asetuksilla, tulostusajaksi tuli 1 h 45 min. 

Profiilin mukainen tulostuslämpötila on 240 astetta ja alustan lämpötila 85 astetta. Vanhalla CPE-materiaalilla suuttimen lämpötila oli täsmälleen sama, mutta alusta hieman kylmempi eli 75 astetta. Mallin jäähdytyspuhaltimet pidetään pienellä nopeudella (20%), eli materiaali pitää lämpimästä kammiosta. XY-tulostusnopeudeksi profiili ehdotti 60 mm/s, mutta sitä laskettiin ohjeiden mukaiseksi. Tulostusalustalle levitettiin ohuelti Dimafix-yleisliimaa, jolla saatiin kauluksen (Brim) kanssa erinomainen tarttuvuus. Valmis malli irtosi nopeasti alustasta hetken vedellä liuottamisen jälkeen (kuva 2).

    Kuva 2. 3DBenchy-malli irrotuksen jälkeen.

Benchyn mitoissa oli jonkin verran heittoa sivustolla http://www.3dbenchy.com/dimensions/ kerrottuihin nähden. XY-tasossa ulkomitat olivat  0,2-0,3 mm ilmoitettuja suuremmat, mutta Z-suunnassa ne jäivät hieman (0,1-0,2 mm) vajaiksi.Hytin takaikkunan ja keulan reikien halkaisijat olivat 0,4-0,5 mm pienempiä mitä mallissa. Koska XY-tason sisäiset mitat olivat vastaavasti ulkomittoja pienempiä, materiaali selvästikin paisuu tulostuksen yhteydessä. 

Hytin etuikkunan ylareuna oli hieman romahtanut, tämä käytös oli hyvin samankaltaista kuin aiemmin testatulla Mitsubishi chemicalin PETG-materiaalilla (kuva 3). Takaikkunan yläreunassa ja sivuovien yläkaarissa ensimmäiset materiaalikerrokset jäivät hieman rikkinäisiksi. 

    Kuva 3. Hytin etuikkuna.

Siltatestimalli (kuva 4) tulostettiin 0,15 mm kerrospaksuudella materiaaliprofiilin suosittelemilla asetuksilla. Tulos ei ollut kovin mairitteleva, jopa 10 mm pituisen sillan materiaali romahti osin alas. Tämä materiaali selvästikin tarvitsee hyvät tuet roikkuvien massojen alle (kuvat 5 ja 6.)  Tuuletusta lisäämällä siltojen tulostettavuus paranee, mutta kappaleiden kestävyys yleensä heikkenee.

    Kuva 4. Curan lisäosasta saatava siltatestimalli, siltojen pituudet 10-50 mm.

    Kuva 5. PETG-materiaalilla tulostettu siltatesti, kuva alapinnalta.

    Kuva 6. Ultimakerin PLA Blue-materiaalista tulostettu siltatestin verrokkikappale, jossa erittäin hyvä pysyvyys.

Tulosteen visuaalista jälkeä voi arvioida lähinnä Benchy-mallin tapauksessa.  Kun muistaa, että kerrospaksuus oli 0,2 mm, jälkeä voi pitää hyvänä sillä kerrosrajat näkyvät ko. paksuudella selvästi, erityisesti hytin loivassa kulmassa olevassa katossa. Kappaleessa ei ole nähtävissä alipursotusta eikä yli vuotanutta materiaalia, eli siltä osin profiili ainakin on kunnossa. Vaikka materiaali onkin väriltään “Transparent”, ei tulostettu kappale silti ole kovin läpinäkyvä, mutta tämä johtuu tulostusmenetelmästä. Kaikki FFF-tulostimet sekoittavat materiaalin joukkoon hieman ilmakuplia ja yhdensuuntaisten viivojen väliin jää hiuksenhienoja kanavia. Mikäli kappaleesta haluaisi “optisesti kirkkaan”, tämä edellyttää 100% infilliä sekä monia muita säätöjä, kuten hieman korkeampaa pursotusnopeutta ja -lämpötilaa. Lopuksi kappaleen ulkopinta pitäisi vielä hioa ja kiillottaa linssien tapaan, eli mikään kovin helppo prosessi ei ole kyseessä.

Ja lopuksi vielä linkit TDS- ja SDS-dokumentteihin:
https://support.ultimaker.com/hc/en-us/articles/360021702539-Ultimaker-PETG-TDS
ja
https://support.ultimaker.com/hc/en-us/articles/360021702499-Ultimaker-PETG-SDS 

Materiaali on tilattavissa verkkokaupastamme!

Terveisin,

 

Aleksis Lehtonen

Support & Service- Maker3D

 
Lue koko viesti
Julkaistu , julkaisija

Materiaaliesittelyssä Mitsubishi PET

Taustaa

Eräänä päivänä meitä lähestyttiin hieman poikkeuksellisen tarjouksen kanssa… Korona-suojavarusteiden valmistuksesta ylijääneitä materiaaleja oltiin kaupittelemassa pois kohtuulliseen hintaan ja päätimme tarttua tarjoukseen. Sitten meille saapuikin vajaa tuhat kiloa muovia moneen lavaan pakattuna. Satsi oli jaettu suunnilleen 50/50 suhteessa PLA:n ja PET:in välillä, sekä 2.85 että 1.75 mm kaliipereissa. Materiaali on kelattu vaihtelevan mallisiin ja kokoisiin keloihin, yhtä kirjaviin kuin värivalikoimakin. Tästä pienenä varoituksena Pro Bundlen käyttäjille, että suuri osa käytetyistä materiaalikeloista on ylileveitä S5:n materiaaliasemaan. 

PET materiaalina

PET eli polyetyleeni-tereftalaatti on erittäin yleinen ja monikäyttöinen kestomuovien ryhmään kuuluva polymeeri, joka on sukua polyestereille. Sitä käytetään erityisen paljon ruokateollisuudessa pakkausmateriaalina sekä vaatetuskuituna. Yleinen käyttötarkoitus on myös lasikuitusekoitteisena komposiittimateriaalina mm. autoteollisuudessa. Kuluttajille PET on tullut tutuimmaksi muovisten virvoitusjuomapullojen muodossa.

PET-muovi voi esiintyä sekä amorfisessa että osittain kiteisessä muodossa käsittelyhistoriasta riippuen. PET on hyvin kevyttä (tiheys keskimäärin 1.38), eikä kovin huokoista ja siksi suhteellisen kaasu- ja nestetiivistä. Materiaalin hyvä iskusitkeys ja kohtalainen lujuus tekee siitä hyvän pakkausmateriaalin. Kemikaalien kesto on kohtalainen. Materiaali soveltuu hyvin FFF-tulostukseen myös siitä syystä, että se tuottaa vähän kaasuja ja pienhiukkasia pursotusprosessin yhteydessä.

Materiaalin tekniset ominaisuudet (yleiset)

  • Tiheys: 1,38 (vaihtelee)

  • Sulamispiste: >250 C

  • Lasitransitiopiste Tg: 67-81 C

  • Kimmokerroin: 2800-3100 MPa

  • Vetolujuus: 55-75 MPa

  • Myötöraja: 50-150%

Tulostuskokemuksia

Tulostusmallina käytettiin 3DBenchyä (http://www.3dbenchy.com/). Malli tulostettiin benchmark-ohjeiden (0,2 mm kerrospaksuus, 10% infilll, tulostusnopeus max. 50 mm/s) mukaisesti Curan suositelluilla Generic CPE (PET) asetuksilla, tulostusajaksi tuli 2,5 h. Tulostusalustalle levitettiin ohuelti Dimafix-yleisliimaa, jolla saatiin kauluksen (Brim) kanssa mainio tarttuvuus. Valmis malli irtosi nopeasti alustasta hetken vedellä liuottamisen jälkeen (kuva 1)

 

Allu_artikkeli_kuva_1

Kuva 1. koemalli irrotuksen jälkeen.

Allu_artikkeli_kuva_2

Kuva 2. Testimallin pohja, teksti on melko hyvin luettavissa.

Tulostusjälki on PET-muoville hyvä, materiaalille tyypillistä seitittymistä ei ilmennyt juuri lainkaan. Hytin katto on pysynyt hyvin ylhäällä etureunan laajinta siltaosiota lukuun ottamatta (kts. kuvat 3 & 4.) 

Allu_artikkeli_kuva_3

Kuva 3. Testimalli edestä. Hytin katon etureuna on osin romahtanut. 

Allu_artikkeli_kuva_4

Kuva 4. Testimalli takaa. Hytin takaikkuna on pysynyt hyvin muodossaan.

Tulostuslämpötilana käytettiin oletusarvoa 240 C ja tulostusalustan lämpötilana 75 C. Nämä vaikuttivat tulostusjäljestä päätellen sopivilta valinnoilta. Curan materiaaliprofiilit eivät sisällä XY-tulostusnopeuden arvoa, mutta se saattaa olla mukana materiaalin kommenttikentässä. Tässä tapauksessa sitä ei ollut, mutta käytetty 50 mm/s vaikutti hyvältä. Mallin jäähdytyspuhaltimet pidettiin alhaisella nopeudella (20%.) Lämpötilojen puolesta materiaalin pitäisi olla hyvin yhteensopivaa eri tukimateriaalien kanssa. Itse suosisin BASF:n BVOH-materiaalia muiden ominaisuuksien vuoksi.

Tulosteen visuaalinen jälki oli kerrospaksuuteen nähden todella hyvä, pinnassa ei ole nähtävissä alipursotusta eikä yli vuotanutta materiaalia. Viistoissa yläpinnoissa on toki nähtävissä kerrospaksuuden vaikutus, koska ko. malli on tarkoitus tulostaa 0,2 mm kerroksilla. Ohuemmalla kerrospaksuudella tulostusjälkeä voi parantaa, tosin tulostusajan kustannuksella. Koska materiaali oli ylijäämää, TDS- tai SDS-dokumentteja ei ollut saatavilla, mutta muiden valmistajien vastaavista materiaaleista voi hakea suuntaviivoja.

 

Terveisin,

 

Aleksis Lehtonen

Support & Service- Maker3D

 
Lue koko viesti