La plupart des gens ont déjà rencontré l'impression 3D d'une manière ou d'une autre, mais il existe toujours un mythe selon lequel tout peut être imprimé sur une imprimante 3D. Mais c'est loin d'être le cas. Et par conséquent, l'impression 3D ne peut pas trouver une large application dans les chaînes de production des grandes entreprises. Le principal problème technologique de l'impression 3D utilisant la méthode FDM est l'utilisation de polymères non chargés (polylactite, acrylonitrile butadiène styrène) en tant que matériau recyclable, ce qui limite considérablement la gamme de produits obtenus en utilisant l'impression FDM.
Ce problème est en grande partie dû au fait que pour les matériaux des tiges de polymère (filaments), il existe des exigences assez «strictes» pour les propriétés physicomécaniques, la viscosité à l'état fondu - transformabilité, les propriétés thermophysiques, l'adhésion à diverses surfaces, etc. Ainsi, le filament pour la 3D -L'impression est un produit polymère à part entière. Cependant, la fabrication de prototypes tridimensionnels basés sur de tels filaments avec des propriétés fonctionnelles est extrêmement difficile en raison de la nécessité d'atteindre des paramètres élevés en termes de propriétés mécaniques, thermiques, électriques et autres des produits finaux obtenus par impression tridimensionnelle par la méthode FDM et en même temps en respectant les exigences technologiques pour le filament, qui est utilisé pour fabriquer le produit final.
En d'autres termes, l'obtention de «filaments» à partir de matériaux très chargés (conducteurs de chaleur, haute résistance, résistants aux produits chimiques, etc.) est extrêmement difficile, et dans certains cas, une tâche totalement impossible. Si le «filament» est reçu, il n'est pas possible de l'imprimer sur des imprimantes 3D ordinaires.
En général, l'utilisation de matériaux composites polymères dans l'impression FDM 3D est associée à un certain nombre de limitations et de problèmes:
- l'élaboration de compositions de compositions polymères pour l'impression selon la méthode FDM, prenant en compte les particularités du moulage des produits fonctionnels par la méthode additive, est une tâche de recherche complexe qui nécessite de prendre en compte à la fois les propriétés des produits obtenus et les propriétés du consommable;
- filaments de fragilité élevée et de faible performance à partir de composites hautement chargés;
- faible adhérence de la charge dans la matrice polymère sous certaines conditions de charge;
- manque de capacités technologiques pour l'impression avec des filaments renforcés;
- Une gamme limitée de technologies d'impression 3D qui traitent des matériaux polymères chargés et hautement chargés présentés sous forme de granulés.
La solution à ce problème est le rejet des tiges de polymère et l'utilisation de granulés et de poudres, largement utilisés pour le moulage par injection industrielle, comme consommable pour l'impression 3D.
À ces fins, une imprimante 3D unique avec une extrudeuse à piston et à vis a été développée, qui vous permet de traiter les matériaux composites polymères à faible débit dans les fenêtres technologiques suivantes:
1. La viscosité de la fusion: 5 - 100 KPa × s;
2. Températures de fonctionnement: 25 - 450 ° C;
3. Température d'une chambre de chaleur: 120 ° C
3. Le volume d'impression est de 350 × 350 × 350 mm;
4. Vitesse d'impression jusqu'à 30 cm3 / min;
5. Précision de positionnement de 0,05 mm.
Matériaux recyclables:
- Thermoplastiques et élastomères thermoplastiques: copolymère ABS, LDPE, PP, PVA, PETF, PMMA, PSt, 1,2-SPB, SBS, élastomères de polyoléfine thermoplastique, élastomères thermoplastiques;
- Plastiques techniques à haute résistance: sulfure de polyphényle, polyétheréthercétone, polycarbonate, fluoroplastique;
- Polymères biodégradables: polylactides, polyhydroxyalcanoates.
En tant qu'agents de renforcement courts, pour les prototypes tridimensionnels, une variété de polymères et de fibres inorganiques peuvent agir:
- Monofilament: fibre de verre, carbone, viscose, polyester; polyamide, cuivre, nickel, aluminium et fibre d'argent;
- Fibres hybrides: fibres métal-textile, métal-verre et métal-polymère;
- Fibres biodégradables: fibre de viscose, collagène, hydrogel et polysaccharide.
La technologie présentée permettra de créer des produits à partir de matériaux composites avec une large gamme d'applications, et pas seulement des prototypes, mais des produits fonctionnels déjà finis, ce qui est pertinent dans le contexte des tendances croissantes dans l'introduction des matériaux composites dans l'industrie à grande échelle et les attentes du marché des technologies additives.
Comparée aux imprimantes 3D «à filament», cette technologie présente de nombreux avantages:
- une large gamme de matériaux recyclables - il existe des possibilités d'utiliser ces matériaux qui n'étaient auparavant disponibles que pour les utilisateurs de la technologie coûteuse de frittage sélectif au laser (SLS), ainsi que jusqu'à présent impropres à l'impression 3D;
- 5 à 10 fois la réduction des coûts des matériaux;
- augmentation du débit de l'extrudeuse et, par conséquent, vitesse d'impression élevée;
- préservation des propriétés initiales du matériau dans le produit final;
- la possibilité d'expérimenter le remplissage du matériau directement pendant l'impression;
- la possibilité de tester de nouveaux matériaux directement sous la forme du produit final.
Des développements similaires ne sont pas présentés sur le marché russe. Des start-ups avec des développements similaires font leur apparition sur le marché occidental, mais elles sont également inférieures en qualité d'impression, en prix et en fonctionnalités.
Pion imprimé en Polyamide-6Pourquoi utiliser un tel appareil si vous pouvez couler n'importe quel matériau sous pression sur une machine de moulage par injection? La réponse est simple: une imprimante 3D ne nécessite pas d'équipement supplémentaire (formes au lithium, etc.) et le prix d'un produit n'est comparable que lors de l'impression à partir de 300 000 pièces. En d'autres termes, la production à petite échelle est 90% moins chère et il n'y a pas besoin de coûts supplémentaires pour le réoutillage, uniquement pour les consommables.
En conséquence, les consommateurs potentiels sont des représentants des grandes industries des secteurs de l'automobile et de l'aviation, des fabricants de produits ménagers et techniques, y compris l'électronique, les centres de R&D et la médecine. En outre, la technologie peut trouver son application pour la production à petite échelle personnalisée dans le concept d'Industrie 4.0.