5 dos plásticos FDM industriais de maior desempenho

A modelagem de deposição fundida (FDM) é uma tecnologia de impressão 3D simples e versátil que usa material termoplástico fundido para criar uma peça acabada. Durante este processo, o material termoplástico FDM é derretido dentro do bico de impressão aquecido da máquina FDM e então extrudado em um caminho de ferramenta definido, camada por camada, até que a peça seja formada. O FDM é um dos processos de manufatura aditiva mais utilizados atualmente.

Um equívoco comum é que o FDM só pode ser usado para prototipagem e modelagem 3D. Na verdade, o FDM é frequentemente usado para criar peças de alta performance e resistência industrial nas indústrias aeroespacial, automotiva, robótica e eletrônica. Exemplos comuns incluem componentes internos de aeronaves, peças de reposição para carros e gabaritos e acessórios de nível industrial. A fabricação dessas peças de alto desempenho não seria possível sem o uso de plásticos de alto desempenho. Aqui está tudo o que você precisa saber sobre cinco dos materiais de mais alto desempenho usados ​​no processo FDM.

1. ULTEM® PEI

ULTEM®, o nome comercial da polieterimida (PEI), tem sido um grampo na indústria de fabricação por mais de 30 anos e continua sendo uma das poucas resinas termoplásticas amorfas comercialmente disponíveis especialmente projetadas para resistir a condições extremas. Estável e leve, este material plástico FDM pode suportar temperaturas acima de 217°C por longos períodos de tempo e permanecer estável em temperaturas flutuantes. Além disso, é inerentemente resistente a chamas e produz fumaça mínima.

As especificações mecânicas do ULTEM incluem:

• Resistência à tração na ruptura (73°F):15.200 psi
• Resistência à flexão (73°F):22.000 psi
• Alongamento na Ruptura (73°F):60%
• Ponto de fusão:426°F

Devido à sua resistência e durabilidade, o ULTEM® é frequentemente usado para aplicações industriais de alto desempenho, como placas de circuito e equipamentos de preparação e esterilização de alimentos. Além disso, como resiste a rachaduras quando entra em contato com gorduras, óleos, álcoois, ácidos e outras soluções aquosas, o ULTEM® é ideal para aplicações automotivas e peças de aeronaves.

Você pode encontrar ULTEM® em componentes de transmissão, bloqueadores de incêndio, capas de assento de avião e muito mais. Apesar de todos os seus pontos fortes, as equipes de produto devem saber que esse material FDM é muito caro e suscetível a rachaduras na presença de solventes clorados polares.

2. Nylon 6

Os nylons são uma família de termoplásticos de engenharia de alto desempenho conhecidos por oferecer excelente resistência e rigidez sem comprometer o desempenho de impacto. Este material FDM pode ser combinado com uma ampla gama de diferentes aditivos para alcançar certas propriedades químicas e mecânicas, tornando-o extremamente versátil e aplicável a muitos casos de uso diferentes. O nylon 6, um filamento processável e altamente elástico, é particularmente adequado para aplicações industriais de FDM.

Nylon 6 tem alta resistência em altas temperaturas, boa resistência ao impacto em baixas temperaturas e boa resistência à fadiga. Além disso, suas fibras de superfície lisas e semelhantes a vidro oferecem excelente resistência à abrasão. As aplicações comuns incluem cabos industriais, molduras elétricas, componentes do sistema de combustível e substituições de rolamentos ou buchas de metal. As especificações mecânicas para Nylon 6 não reforçado incluem:

• Resistência à tração:76 MPa
• Resistência à flexão:110 MPa
• Dureza:116, Rockwell R
• Temperatura de fusão:428°F (220°C)

3. Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS)

O ABS é um termoplástico de engenharia de alto desempenho forte, rígido e resistente a impactos. Engenheiros e equipes de produto gostam de trabalhar com este material porque ele permanece mecanicamente forte e estável ao longo do tempo, sem comprometer a trabalhabilidade. O ABS é muito soldável e fácil de processar usando maquinário padrão, além de sua baixa temperatura de fusão o torna particularmente adequado para processamento em uma máquina FDM. Os designers gostam do alto brilho da superfície do ABS e do excelente aspecto da superfície.

As especificações mecânicas para ABS incluem:

• Alongamento no intervalo:10 – 50%
• Resistência à tração na ruptura:29,8 – 43 MPa
• Resistência à tração no rendimento:29,6 – 48 MPa
• Módulo de Flexão:1,6 – 2,4 GPa

Ainda assim, este material plástico FDM tem suas desvantagens. Mesmo que o ABS seja resistente à abrasão e ao impacto, tem baixa resistência às intempéries e arranhões facilmente. Também tem baixa resistência a solventes a cetonas e ésteres. Certas graxas causarão rachaduras no ABS. Se você puder contornar esses pontos problemáticos, no entanto, você se encontrará com um material FDM forte para aplicações industriais. Os usos comuns incluem conexões para tubos, autopeças e caixas eletrônicas.

4. Policarbonato (PC)

O policarbonato é uma resina termoplástica amorfa de engenharia de alto desempenho. Mais forte que o polimetilmetacrilato (PMMA) e mais rígido que o nylon, este plástico FDM é durável e conhecido por manter sua coloração e resistência ao longo do tempo e em condições estressantes.

O PC é leve, resistente à abrasão, intrinsecamente retardador de chamas e termicamente estável até 135°C. Também é resistente a ácidos diluídos, hidrocarbonetos alifáticos e álcoois. No entanto, vale a pena notar que o PC é sensível a limpadores alcalinos abrasivos e hidrocarbonetos aromáticos e halogenados.

Do ponto de vista do design, o PC também oferece aos designers muita flexibilidade. Este material é altamente transparente, pode transmitir 90% da luz assim como o vidro, e o policarbonato transparente tem um índice de refração de 1,584. As folhas de PC também estão disponíveis em uma variedade de tons diferentes que se adequam a qualquer estética. Para manter o material transparente FDM cristalino, os designers devem ficar atentos ao amarelecimento após exposição prolongada à luz UV. As aplicações comuns para este material FDM incluem capacetes de segurança, vidro à prova de balas, lentes de faróis de carros, dispositivos médicos e componentes elétricos.

As especificações mecânicas para policarbonato incluem:

• Resistência à tração:9.500 psi
• Módulo de flexão:345.000 psi
• Temperatura de deflexão de calor a 264 psi:270°F
• Coeficiente de expansão térmica linear:3,8 pol/pol/°Fx10-5

5. Polifenilsulfona (PPSF)

Assim como o policarbonato, o PPSF é um material FDM resistente, transparente e intrinsecamente retardador de chama. Com uma temperatura de deflexão de calor de 274°C e uma temperatura de uso contínuo de 260°C, o PPSF é ideal para peças plásticas de alto desempenho que serão usadas em ambientes de alta temperatura, como disjuntores e interiores de aeronaves.

O PPSF também possui boas propriedades isolantes elétricas e dielétricas, alta resistência aos raios gama e uma taxa muito baixa de absorção de água. Este material também é fisiologicamente inerte, por isso é adequado para contato com alimentos.

As especificações mecânicas incluem:

• Resistência à tração na ruptura:75,8 – 76 MPa
• Alongamento no intervalo:30 – 90%
• Módulo de Flexão:2,38 – 2,41 GPa
• Resistência dielétrica:14,2 – 20 kV/mm

Vale a pena notar que o PPSF, como o ULTEM®, pode ser proibitivamente caro para algumas equipes de produto usarem. Além disso, sua baixa clareza pode restringir certos parâmetros de design.

Escolhendo os plásticos FDM certos para seu próximo projeto

A modelagem por deposição fundida é um processo de manufatura aditiva versátil, adequado para prototipagem, modelagem e peças de alto desempenho de nível industrial. ULTEM® (PEI), nylon, ABS, policarbonato e PPSF são todos materiais de impressão 3D FDM que têm a força e a resistência ao calor para suportar uma variedade de aplicações de alto desempenho em muitos setores.

Ainda assim, esses cinco materiais de impressão FDM são apenas a ponta do iceberg. Existem muitos outros plásticos de alto desempenho para escolher e é fácil para as equipes de produto ficarem sobrecarregadas com um mar de opções. Trabalhar com um parceiro de fabricação experiente torna a seleção de materiais FDM muito mais fácil.

A equipe Fast Radius tem anos de experiência com tecnologias de impressão 3D, incluindo impressão 3D FDM. Nossa equipe de designers, engenheiros e tecnólogos experientes pode ajudá-lo a escolher o material plástico FDM perfeito para seu próximo projeto - e ajudar a otimizar todo o ciclo de vida de desenvolvimento do produto. Entre em contato hoje para começar.

Para saber mais sobre quando usar FDM e outras tecnologias de manufatura aditiva, visite o centro de recursos Fast Radius.

Pronto para fazer suas peças com Fast Radius?

Comece sua cotação