PPS เสริมคาร์บอนไฟเบอร์เป็นทางเลือกเพื่อดู

แอปพลิเคชั่นอุตสาหกรรมสำหรับเทอร์โมพลาสติกวิศวกรรมเช่นพีซีและเทอร์โมพลาสทิกประสิทธิภาพสูงเช่น PEEK กำลังเติบโต ในรูปแบบเส้นใยที่พิมพ์ 3 มิติวัสดุเหล่านี้มีทางเลือกที่มีน้ำหนักเบาสำหรับโลหะเช่นเหล็กและอลูมิเนียมในอุตสาหกรรมเช่นการบินและอวกาศ การเสริมพลาสติกประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ด้วยสารเติมแต่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของพวกเขาได้ ตัวอย่างเช่นเส้นใยคาร์บอนแบบตัดสั้นจะเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งและสามารถเพิ่มลงในพลาสติกวิศวกรรมราคาต่ำถึงระดับกลางรวมถึงพลาสติกประสิทธิภาพสูง ตราบใดที่หัวฉีดเครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถจัดการกับวัสดุที่มีการกัดกร่อนคอมโพสิตเหล่านี้สามารถพิมพ์ได้เช่นเดียวกับเทอร์โมพลาสติกทั่วไป ข้อเสียเปรียบหลักของคอมโพสิตประสิทธิภาพสูงเช่น PEEK เสริมคือค่าใช้จ่ายสูงของฮาร์ดแวร์การพิมพ์ 3 มิติที่ต้องการ วัสดุเหล่านี้ต้องการอุณหภูมิการอัดรีดและอุณหภูมิสูงมากและราคาของฮาร์ดแวร์ที่เหมาะสม (มักจะอยู่ในช่วงหกร่าง) มักจะชดเชยผลประโยชน์ต้นทุนโดยรวมของเทคโนโลยีการพิมพ์พลาสติก 3 มิติ

PPS คืออะไร?

Polyphenylene Sulfide (PPS) เป็นเทอร์โมพลาสติกกึ่งผลึกที่สามารถจัดหมวดหมู่เป็นพลาสติกประสิทธิภาพสูงพร้อมกับวัสดุเช่น PEEK และ PEI ที่ใช้ในการตัดเฉือนการขึ้นรูปและการผลิตเพิ่มเติม PPS มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี เมื่อเทียบกับเทอร์โมพลาสต์มาตรฐานและวิศวกรรมและเป็นสารหน่วงไฟ อย่างไรก็ตามคุณสมบัติที่ต้องการมากที่สุดคือความต้านทานทางเคมีที่ยอดเยี่ยม: PPS ทนทานต่อกรดฐานตัวทำละลายและสารออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่ง (ภายใต้เงื่อนไขบางประการ) สำหรับออกซิไดเซอร์ที่แข็งแกร่งเช่นคลอรีนไดออกไซด์การเคลือบหรือวัสดุบุผิวอาจจำเป็นต้องใช้ เนื่องจากคุณสมบัติที่พึงประสงค์และราคาที่ดีเมื่อเทียบกับ PEEK PPS จึงมีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ คุณสมบัติเชิงกลและสารเคมีทำให้มีประโยชน์ในการประมวลผลยานยนต์พลังงานและสารเคมีในขณะที่การหน่วงของเปลวไฟและคุณสมบัติการขยายตัวเองทำให้เป็นวัสดุที่เป็นทางเลือกสำหรับส่วนประกอบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เช่นอุปกรณ์ SMT ที่อยู่อาศัยมอเตอร์และซีลทรานซิสเตอร์ ไม่เพียง แต่น่าประทับใจจากมุมมองเทอร์โมพลาสติก PPS มักจะใช้เป็นทางเลือกที่แท้จริงสำหรับโลหะเช่นเหล็กและอลูมิเนียม ความเสถียรทางความร้อนและความต้านทานทางเคมีที่ยอดเยี่ยมช่วยให้สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรงในขณะที่ความต้านทานต่อการกัดกร่อนและผลกระทบของของเหลวยานยนต์นั้นน่าทึ่ง PPS เป็นวัสดุคอมโพสิตเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและความแข็ง PPS สามารถเสริมด้วยสารเติมแต่ง เป็นเส้นใยคาร์บอนแบบตัดสั้นหรือเส้นใยแก้วเพื่อสร้างคอมโพสิต ในความเป็นจริง PPS มักจะขายเป็นวัสดุที่ "เต็ม" มากกว่าที่ไม่สำเร็จ นักวิจัยกล่าวว่า "การเพิ่มคาร์บอนสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลอย่างมีนัยสำคัญคุณสมบัติของ tribological ความสมบูรณ์ของโครงสร้างหลังไฟและการนำไฟฟ้า/ความร้อนของ ...... PPS ผสมผสานและคอมโพสิต"

PPS เสริมคาร์บอนไฟเบอร์สามารถใช้ในแอปพลิเคชันที่คล้ายกับ PPS ที่ไม่สำเร็จ อย่างไรก็ตามคุณสมบัติเชิงกลที่ได้รับการปรับปรุงทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับส่วนประกอบต่าง ๆ เช่นเครื่องมือจิ๊กและอุปกรณ์ติดตั้งคอมโพสิต PPS เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตสารเติมแต่ง FFF อุตสาหกรรมเนื่องจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติเหล่านี้ไม่สามารถพิมพ์วัสดุเช่นคาร์บอนไฟเบอร์บริสุทธิ์

PPS การพิมพ์ 3 มิติ

PPS ทั้งที่ไม่สมบูรณ์และในรูปแบบคอมโพสิตนำเสนอวิธีที่เหมาะสมในการพิมพ์ชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกที่มีประสิทธิภาพสูง สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากอุณหภูมิการพิมพ์ประมาณ 320 ° C ซึ่งสูง แต่ไม่สูงมาก

ในขณะที่อุณหภูมิการอัดรีด 320 ° C อยู่นอกเหนือความสามารถของเครื่องพิมพ์ FFF 3D ส่วนใหญ่ แต่ก็ต่ำกว่า ~ 400 ° C อย่างมีนัยสำคัญที่จำเป็นสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ (PEEK ยังต้องการอุณหภูมิห้องที่สูงมาก) ดังนั้นชิ้นส่วน PPS จึงมีความทนทานต่ออุณหภูมิน้อยกว่าชิ้นส่วน PEEK แต่ยังสามารถใช้ในการเรียกร้องแอปพลิเคชันได้ถึง ~ 230 ° C ประเภทของเครื่องพิมพ์ 3D ที่จำเป็นในการพิมพ์ PPS อยู่ที่ไหนสักแห่งระหว่างเครื่องพิมพ์ FFF เกรดอุตสาหกรรมและเครื่องพิมพ์ FFF อุณหภูมิสูงพิเศษ เครื่องพิมพ์เกรดการผลิตที่เชื่อถือได้มีราคาประมาณ $ 10,000 ในขณะที่เครื่องจักรอุณหภูมิสูงที่ทันสมัยเช่น Stratasys Fortus 450MC มีราคาประมาณ $ 150,000 ซึ่งอาจมีราคาแพงสำหรับ SMB เมื่อพิมพ์ PPS ที่เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ความทนทานของหัวพิมพ์จะต้องได้รับการพิจารณานอกเหนือจากอุณหภูมิเนื่องจากเส้นใยตัดสั้นมีการขัดมากกว่าพื้นผิวเทอร์โมพลาสติกและสามารถทำลายฮาร์ดแวร์ทองเหลืองธรรมดาได้ พื้นผิวการสร้างที่เหมาะสมสำหรับ PPS คือแผ่น PEI โดยมีเตียงพิมพ์ร้อนประมาณ 80 ° C สำหรับชิ้นส่วน PPS ที่พิมพ์ออกมา 3D ที่พิมพ์อยู่บนเครื่องอัดเสียงคู่วัสดุนี้เข้ากันได้กับวัสดุสำรอง PVA PPS พิมพ์ 3 มิติที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์เหมาะสำหรับการใช้งานเช่นการสร้างต้นแบบการใช้งานเครื่องมือสำหรับการขึ้นรูปและกระบวนการอื่น ๆ และเครื่องช่วยในการผลิตเช่นการติดตั้ง อุตสาหกรรมที่ใช้เส้นใย PPS เสริม ได้แก่ ยานยนต์รถไฟและการบินและอวกาศ ระบบการผลิตสารเติมแต่งที่มีประสิทธิภาพสูงใหม่กำลังทำให้ผู้ใช้สามารถพิมพ์ 3 มิติได้มากขึ้นด้วย PPS ตัวอย่างเช่น Ultimaker Factor 4 ซึ่งเริ่มการจัดส่งในเดือนพฤษภาคม 2567 มีแกนพิมพ์ที่ทนต่อการขัดถูสูงที่สามารถพิมพ์ที่อุณหภูมิสูงถึง 340 ° C-เพียงพอที่จะพิมพ์ PPS เสริมไฟเบอร์คาร์บอนและเทอร์โมพลาสต์วิศวกรรมจำนวนมาก ระบบสมัยใหม่เช่นปัจจัย 4 มีความโดดเด่นในการวางตำแหน่งในตลาดกลาง แม้จะมีความสามารถในการพิมพ์วัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างแท้จริงเช่น PPS ที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ แต่ปัจจัย 4 นั้นมีราคาตามแนวของเครื่องพิมพ์เดสก์ท็อป 3D เกรดมืออาชีพทั่วไปมากกว่าเครื่องพิมพ์ 3D PEEK ที่อุณหภูมิสูง เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ใช้ในอุตสาหกรรมเช่นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และยานยนต์ Ultimaker ได้พัฒนาวัสดุคอมโพสิตของตัวเอง Ultimaker PPS CF โดยเฉพาะสำหรับใช้กับปัจจัย 4 วัสดุมีการไหลที่สอดคล้องกันและคุณสมบัติของวัสดุในอุดมคติ และความสะดวกในการพิมพ์ การรวมกันของเครื่องพิมพ์และวัสดุยังได้รับความแม่นยำในมิติที่ยอดเยี่ยมด้วยการหดตัวน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับ PEEK เช่นเดียวกับวัสดุ PPS คาร์บอนไฟเบอร์อื่น ๆ Ultimaker PPS CF ขอแนะนำอย่างยิ่งสำหรับการสร้างต้นแบบการทำงานและการผลิตส่วนประกอบทางอ้อม แต่สารเคมีและความต้านทานความร้อนที่ยอดเยี่ยมนั้นเปิดทางสำหรับการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงชิ้นส่วนที่ใช้ปลายทาง Ultimaker-formulated PPS-CF เป็นผู้รักษาด้วยเปลวไฟ (V0-94) และรับประกันการแปรปรวนต่ำในชิ้นส่วนขนาดใหญ่ทำให้มันเข้ากันได้ดีสำหรับเส้นใย PPS CF อื่น ๆ Ultimaker-formulated PPS-CF เป็นสารหน่วงไฟ (V0-94) และยังรับประกันการแปรปรวนต่ำในชิ้นส่วนขนาดใหญ่แยกความแตกต่างจากซัพพลายเออร์ไส้หลอด PPS CF อื่น ๆ

ส่วนประกอบแอปพลิเคชันหลักคือ:

ตัวยึดการขนส่งทางอากาศ

ตัวยึดนี้ใช้เพื่อยึดอากาศอย่างปลอดภัยหรือโหลดส่วนประกอบอย่างปลอดภัยในแพ็คเกจ Airfreight ดังนั้นจึงต้องทนต่ออุณหภูมิมีความแข็งแรงและเสถียรและทนต่อสารเคมี - ข้อกำหนดการใช้งานทั้งหมดสามารถตอบสนองได้ด้วย PPS CF ข้อดีอีกอย่างของการผลิตสารเติมแต่งคือการออกแบบสามารถปรับได้ซ้ำ ๆ และด้วยวัสดุที่ใช้การทำซ้ำทั้งหมดสามารถตอบสนองการรับรองที่จำเป็น

วาล์วปั๊มแรงดันสูง

วาล์วปั๊มประเภทนี้ติดตั้งในรถไฟที่ขนส่งของเหลวหรือสารเคมี อย่างไรก็ตามเนื่องจากมันกลายเป็นองค์ประกอบที่ล้าสมัย (ไม่ได้ผลิตอีกต่อไป) ชุดประกอบปั๊มทั้งหมดจะต้องถูกแทนที่ด้วยค่าใช้จ่ายประมาณ 5,000 ยูโร การใช้ PPS CF ตอนนี้สามารถพิมพ์ 3 มิติได้ดังนั้นจึงยังคงเป็นไปตามมาตรฐาน UL94 V0 สำหรับการไม่ติดไฟและยังสามารถใช้กับกรดร้อน

วงเล็บเซ็นเซอร์

วงเล็บง่าย ๆ นี้ใช้กับสายการผลิตและรอบสนามเพื่อติดตั้งเซ็นเซอร์กล้องหรือส่วนขยายที่จำเป็นอื่น ๆ อย่างรวดเร็ว จัดลำดับความสำคัญส่วนประกอบให้ทนต่อการโหลดที่รุนแรงเมื่อใช้กลางแจ้งรวมถึงสภาพอากาศความต้านทานแรงกระแทกหรือสภาวะไฟ

ความเป็นไปได้ใหม่

PPS เสริมคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมที่ต้องการมากที่สุด ผู้ใช้บางคนของการผลิตสารเติมแต่งอาจเชื่อว่าพวกเขาต้องการวัสดุและฮาร์ดแวร์ที่แพงที่สุดเพื่อให้ได้คุณภาพทางวิศวกรรมเกรดและอิสระในการออกแบบระดับสูง อย่างไรก็ตาม Ultimaker Factor 4 และวัสดุ PPS CF ที่กำหนดพิเศษแสดงให้เห็นว่านี่ไม่ใช่กรณีอีกต่อไป

ความเป็นไปได้ใหม่

PPS เสริมคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรมที่ต้องการมากที่สุด ผู้ใช้บางคนของการผลิตสารเติมแต่งอาจเชื่อว่าพวกเขาต้องการวัสดุและฮาร์ดแวร์ที่แพงที่สุดเพื่อให้ได้คุณภาพทางวิศวกรรมเกรดและอิสระในการออกแบบระดับสูง อย่างไรก็ตาม Ultimaker Factor 4 และวัสดุ PPS CF ที่กำหนดพิเศษแสดงให้เห็นว่านี่ไม่ใช่กรณีอีกต่อไป