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