Autor: Tomasz Garniec

Odporność chemiczna opisuje zachowanie materiału podczas długotrwałej zmiany środowiska pracy z neutralnego na agresywne. Samo określenie „długotrwałe” budzi pytania: czy wystarczy kilka lub kilkanaście godzin, czy potrzebne są tygodnie albo lata badań? Nie ma też prostej odpowiedzi na pytanie o wpływ długiej ekspozycji na wodę, szczególnie przy higroskopijnych filamentach. Dziś przedstawię materiały wykazujące odporność na chemikalia i wyjaśnię różnicę między filamentem a wykonanym z niego wydrukiem.

Filamenty odporne chemicznie

Dlaczego filament i wydruk mogą zachowywać się inaczej? Podczas drukowania materiał podlega wysokiej temperaturze i ciśnieniu, co zmienia jego strukturę oraz niektóre właściwości. Badania pokazują wpływ procesu na materiał pierwotny, którego odporność może być niższa niż odporność gotowego wydruku.

Ważnym obszarem jest odporność na alkohole i kwasy – substancje często spotykane w środowisku pracy, decydujące o zastosowaniu materiału. Filamenty określane jako „superfilamenty” zachowują w takich warunkach wymiary, konsystencję i właściwości. Należą do nich PP, PPS, PPSU, PAEK (PEEK, PEKK) oraz PEI.

Druk 3D z polipropylenu

Spośród wymienionych materiałów stosunkowo najłatwiej drukuje się PP, czyli polipropylen. Wymaga jednak rozwiązań stosowanych w profesjonalnych urządzeniach i odpowiednich środków adhezyjnych. Wyróżnia się elastycznością i trwałością, a długotrwała zmiana środowiska nie wpływa na jego odporność chemiczną ani wymiary. Jest powszechny w produkcji butelek i zbiorników. Coraz częściej stosuje się go w ortezach, pojemnikach laboratoryjnych i częściach narażonych na długotrwałe oddziaływanie środowiska, np. zderzakach i osłonach. Neutralność przy kontakcie z żywnością sprawia, że znajduje zastosowanie w branży spożywczej.

Kolejne interesujące materiały to PPS, czyli polisiarczek fenylenu, oraz PPSU, czyli polifenylosulfon. Stanowią alternatywy dla PEEK i oferują dobre zespolenie warstw, wpływające na wytrzymałość w poszczególnych osiach. W ofercie Omni3D znajduje się m.in. Thermec Zed, materiał z tej grupy zastosowań, który nie rozpuszcza się w żadnej substancji w temperaturze poniżej 200°C. Służy do zbiorników na agresywne substancje. Jako tańszą alternatywę dla PEEK wykorzystuje się go w motoryzacji, np. w zbiornikach płynu hamulcowego, automatyce produkcyjnej i elektronice, m.in. jako heatbreak. Wydruki z PPS i PPSU wyróżniają się bardzo niskim pochłanianiem wilgoci.

Wydruk 3D z ThermecZED na Factory 2.0

Druk 3D z PEEK: odporność mechaniczna, chemiczna i termiczna

PAEK to rodzina polimerów konstrukcyjnych o podwyższonych parametrach, czyli poliaryloeteroketony. Należy do niej PEEK – polieteroeteroketon, jeden z najtrwalszych stosowanych obecnie filamentów. Oprócz dobrych właściwości mechanicznych jest trudnozapalny i wyjątkowo odporny chemicznie. Wyzwaniem są warunki druku: często potrzebna jest wysokotemperaturowa obróbka końcowa, a szybkie chłodzenie podczas procesu wpływa na różnice wytrzymałości między osiami, szczególnie zespolenie warstw. Alternatywą z rodziny PAEK jest PEKK – polieteroketonoketon. Oferuje podobną, choć niższą wytrzymałość niż PEEK, ale nie wymaga kosztownej i długiej obróbki cieplnej w piecu i jest łatwiejszy do drukowania. Nadal potrzebuje wysokiej temperatury ekstruzji i w pełni ogrzewanej komory. Dobrym przykładem jest PEKK-A z oferty Omni3D.

Ostatnią grupą są PEI, czyli polieteroimidy, często określane jako materiały zmieniające możliwości druku 3D. Łączą wysoką odporność chemiczną, również powyżej 200°C, z odpornością na ścieranie i niepalnością. Znajdują szerokie zastosowanie w medycynie, motoryzacji, lotnictwie i kosmonautyce. Kwasy i alkohole są dla wydruków z Ultemu (PEI) neutralne lub niemal neutralne.

Jeśli priorytetem jest odporność chemiczna, określ środowisko i czas ekspozycji. Przy niewysokiej temperaturze, ale kontakcie z kwasami i alkoholami, rozważ PP – korzystny koszt i stosunkowo łatwy druk. Jeśli potrzebujesz trwałego, twardego materiału, warto rozważyć PPS lub PPSU, a także Thermec Zed (zobacz studium przypadku Volkswagena z ThermecZed).
Przy wyższych wymaganiach i mniej istotnym koszcie rozważ PAEK lub PEI. Odporność chemiczna połączona z innymi właściwościami pozwala zwiększać możliwości projektu.

Chcesz dowiedzieć się więcej o druku 3D?
Skontaktuj się z nami i poznaj możliwości przemysłowych drukarek 3D

Kontakt:

LinkedIn: Tomasz Garniec

m. +48 886 618 588

e-mail: tg@omni3d.com