Объемная печать на 3D-принтере открывает перед домашними умельцами абсолютно новые возможности. Самоделки, которые еще в недавнем прошлом считались «непрактичным колхозом», можно легко превратить в точные, надежные и эстетичные изделия, не уступающие по физико-механическим свойствам и эксплуатационным характеристикам профессиональной продукции промышленного производства.
Одной из достаточно новых сфер применения 3Д-принтера является изготовление прокладок и уплотнительных колец. Данное направление считается сравнительно новым по той причине, что в прошлом не было гибкого и эластичного филамента с хорошими прочностными характеристиками.
Группу гибких и эластичных печатных материалов обычно маркируют собирательным названием Flex. Конечно, существует гибкий филамент и без упоминания Флекса.
Материалы для 3D-печати с маркировкой Flex могут существенно различаться между собой упругостью, прочностью, износостойкостью и многими другими параметрами. Эксплуатационные свойства той или иной разновидности Flex определяются составом и технологией производства филамента.
Как напечатать прокладку на 3D-принтере, какие материалы для этого потребуются.
Материалы для объемной печати эластичных уплотнительных элементов
Для печати прокладок и уплотнительных колец на 3D-принтере применяются специальные сорта полимеров и термопластиков, которые обладают улучшенной гибкостью и эластичностью.
Филамент для объемной печати прокладок имитирует резину, силикон и полиуретан. Существует широчайшее видовое разнообразие гибких и эластичных материалов для 3Д-печати, которые отличаются между собой: упругостью, прочностью, износостойкостью, диапазоном рабочих температур.
При помощи чего лучше всего изготовить уплотнительную прокладку на 3Д-принтере. В свободной продаже можно найти следующие разновидности гибкого филамента для объемной печати:
- TPE FLEX EXTREME – вид гибкого пластика, который называют «инженерным». Данная разновидность эластичного филамента имеет повышенную устойчивость к атмосферным воздействиям и моющей химии.
Гибкий пластик TPE FLEX EXTREME часто используют при изготовлении уплотнительных элементов для внешнего обвеса и кузовных элементов автомобильного транспорта.
Этот филамент обладает повышенной устойчивостью к ультрафиолету, он не взаимодействует с маслом, бензином и прочими нефтепродуктами, а также инертен к спиртам и многим кислотам.
Что еще нужно знать о том, как напечатать уплотнитель на 3D-принтере.
- TPU FLEX CFF – так называемый угленаполненный Flex. Это более жесткий филамент, чем TPE FLEX EXTREME. Но все же материал обладает свойствами упругости и гибкости. На основе TPU FLEX CFF чаще всего создаются гибкие ременные передачи.
Разумеется, из угленаполненного Флекса можно изготавливать и уплотнительные элементы.
В состав данного материала входит карбоновое углеволокно, обычно не менее 20%. Карбон делает филамент необычайно прочным и износостойким. Связующее полимерное вещество Flex обеспечивает свойства гибкости и упругости.
- REC RUBBER – термоэластопласт, полностью повторяющий свойства резины. Это гибкий и упругий материал с отменной эластичностью. Резиноподобный филамент идеально подходит для изготовления всевозможных прокладок и уплотнительных колец.
Дополнительно на основе REC RUBBER часто создают: виброгасящие проставки, отбойники, элементы амортизации.
Из-за матовой поверхности материал обладает улучшенными фрикционными характеристиками.
Синтетический заменитель резины устойчив к ультрафиолету, атмосферным осадкам, растворам кислот и щелочей. RUBBER плохо переносит контакт с бензином, маслом и прочими нефтепродуктами. Термоэластопласт не дружит со спиртом, ацетоном и другими растворителями.
Синтетическая резина имеет весьма широкий диапазон рабочих температур, от –40 до +85 С.
- REC FLEX – одна из самых удачных разновидностей термопластичного полиэфирного эластомера (TPEE). Это гибкий, эластичный и упругий материал, напоминающий по виду и тактильным ощущениям силикон.
Филамент REC FLEX обладает повышенными прочностными характеристиками, оставаясь при этом гибким и эластичным. Это один из самых износостойких материалов для объемной печати.
Гибкий силиконизированный филамент идеально подходит для изготовления уплотнительных прокладок любой конфигурации, от простых колец и подложек до изделий со сложной геометрией.
Этот материал подходит и для создания всевозможных трубок, шлангов и патрубков.
REC FLEX не боится ультрафиолета и атмосферных осадков. Этот материал имеет расширенный диапазон рабочих температур, от –40 до +100 С. Флекс-силикон инертен по отношению к маслам, жидкому топливу, спирту и растворам кислот.
- EC Sealant (TPU) – один из лучших филаментов с гибкой структурой. Основу материала составляет эластичный термополиуретан. Из TPU чаще всего создают прокладки и уплотнители, которые могут контактировать с горюче-смазочными материалами, кислотами, спиртами и растворителями.
Данный филамент демонстрирует абсолютную инертность по отношению к нефтепродуктам.
Дополнительно EC Sealant (TPU) характеризуется повышенной прочностью, хорошим модулем упругости. Это один из самых эластичных филаментов для объемной печати.
Как напечатать прокладку на 3D-принтере методом прямого прототипирования.
Методы изготовления уплотнительных прокладок на 3D-принтере
На сегодняшний день известно 2 метода получения прокладок и уплотнительных элементов при помощи 3Д-принтера:
- Литье в матрицу
- Прямая печать
В прошлом использовался лишь метод литья компаунда в матрицу. Как понятно, на 3D-принтере производится распечатка формы (матрицы). Сами прокладки создаются из жидкого компаунда, который застывает при введении в раствор второго компонента (отвердителя).
В некоторых случаях применялся метод заливки в форму расплавленного термоклея или других аналогичных материалов, которые обретают текучесть при нагреве (силикон, резина, пластик).
В качестве двухкомпонентного компаунда обычно применяют жидкий силикон или литьевой пластик.
Процесс литья прокладок в 3D-форму выглядит следующим образом:
- Подготавливаем форму. Нужно очистить половинки от остатков литьевого материала с прошлого раза. Дополнительно рекомендуется смазать посадочные места будущего уплотнителя.
Для смазки чаще всего применяют аэрозоль на основе воска.
Половинки формы складываются и фиксируются. Что еще нужно знать о том, как напечатать уплотнитель на 3D-принтере.
- Готовим жидкий компаунд. Следует налить основу и отвердитель в разные емкости. К основе подмешивают краситель.
Профессиональные мастерские обычно располагают оборудованием для дегазации жидкого компаунда. Если жидкие компоненты предварительно дегазировать, то происходит минимизация пузырьков и пор в структуре литьевого изделия.
Смешиваем дегазированные компоненты. Как правило, на смешивание основы с отвердителем и заливку консистенции в матрицу отводится всего около 5 минут. После этого жидкость начнет активно густеть и затвердевать.
- Заливаем жидкий компаунд в форму. Грамотно спроектированные матрицы обязательно имеют канал выпуска компаунда, что позволяет быстро и просто выводить из каналов воздушную пробку.
Компаунд заливается до тех пор, пока из выходного канала не начнет активно вытекать раствор.
- Ожидаем полного застывания компаунда. Время затвердевания обычно составляет 30-40 минут.
Чтобы повысить качество уплотнительных прокладок, мастера рекомендуют проводить застывание компаунда в камере избыточного давления. Благодаря повышенному давлению наблюдается заметное улучшение структуры литьевого материала.
- После затвердевания компаунда останется лишь разобрать матрицу и срезать облой.
Прямая печать уплотнительных прокладок
Прогресс заметно шагнул вперед, позволяя принтерам распечатывать не только литьевые формы, но и сами уплотнительные прокладки. Современные варианты гибкого филамента дают возможность создавать прямо на столе 3D-принтера уплотнители и прокладки любого размера и формы.
Эластичный филамент весьма быстро застывает. Под конец обработки останется лишь аккуратно снять изделие со стола и срезать вспомогательные конструкции, если они есть.
Основная сложность при изготовлении уплотнительных прокладок на 3Д-принтере заключается в необходимости проектирования объемной модели в инженерной программе САПР (SolidWorks, AutoCAD, КОМПАС).
Не нужно забывать и про настройку 3D-принтера. Печать гибким филаментом заметно отличается от распечатки традиционным жестким пластиком. Нужно правильно настроить скорость подачи стержня.
Следует обязательно отключить функцию ретрактора печатной головки.
