Top 5 Plásticos FDM de Grau Industrial para Desempenho Máximo

Modelagem por 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 FDM termoplástico 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 amplamente utilizados disponíveis hoje.

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 industriais de alta resistência e alto desempenho nas indústrias aeroespacial, automotiva, robótica e eletrônica. Exemplos comuns incluem componentes internos de aeronaves, peças de reposição para carros e gabaritos e dispositivos de fixação de grau 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 alto desempenho mais usados no processo FDM.

1. ULTEM® PEI

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

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 força 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 trincas 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 fogo, capas de assento de avião e mais. Por todas as suas forças, equipes de produto devem saber que este material FDM é muito caro e suscetível a trincas na presença de solventes clorados polares.

2. Nylon 6

Nylons são uma família de termoplásticos de engenharia de alto desempenho conhecidos por oferecer excelente força e rigidez sem comprometer o desempenho a impactos. 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. Nylon 6, um filamento processável e altamente elástico, é particularmente adequado para aplicações industriais FDM.

Nylon 6 tem alta força em altas temperaturas, boa resistência a impactos em baixas temperaturas e boa resistência à fadiga. Além disso, suas fibras superficiais lisas, semelhantes a vidro, oferecem excelente resistência à abrasão. Aplicações comuns incluem cordas industriais, moldagens elétricas, componentes de sistemas de combustível e substituições para 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)

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. ABS é muito soldável e fácil de processar usando máquinas padrão, além de sua baixa temperatura de fusão torná-lo particularmente adequado para processamento em uma máquina FDM. Designers gostam do alto brilho superficial e excelente aspecto de superfície do ABS.

Especificações mecânicas para ABS incluem:

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

Ainda assim, este material plástico FDM tem suas desvantagens. Embora o ABS seja resistente à abrasão e impacto, tem má resistência à intempérie e risca facilmente. Também tem má resistência a solventes como cetonas e ésteres. Certas graxas causarão trincas por tensão no ABS. Se você puder contornar esses pontos problemáticos, no entanto, você se verá com um material FDM forte para aplicações industriais. Usos comuns incluem conexões de tubos, peças automotivas e gabinetes eletrônicos.

4. Policarbonato (PC)

Policarbonato é uma resina termoplástica amorfa de grau de engenharia e alto desempenho. Mais forte que polimetil metacrilato (PMMA) e mais rígido que nylon, este plástico FDM é durável e conhecido por manter sua coloração e força ao longo do tempo e em condições estressantes.

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

Do ponto de vista de design, o PC também oferece aos designers muita flexibilidade. Este material é altamente transparente, pode transmitir 90% da luz tão bem quanto o vidro, e o policarbonato claro tem um índice de refração de 1,584. Chapas de PC também estão disponíveis em uma variedade de tons diferentes que se adequarão a qualquer estética. Para manter o material FDM transparente cristalino, designers devem ficar atentos ao amarelamento após exposição prolongada à luz UV. Aplicações comuns para este material FDM incluem capacetes de segurança, vidro à prova de balas, lentes de farol de carro, dispositivos médicos e componentes elétricos.

Especificações mecânicas para policarbonato incluem:

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

5. Polifenilsulfona (PPSF)

Como o policarbonato, o PPSF é um material FDM resistente, transparente e intrinsecamente retardante a chamas. Com uma temperatura de deflexão térmica 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 tem boas propriedades de isolamento elétrico e dielétricas, alta resistência a raios gama e uma taxa muito baixa de absorção de água. Este material também é fisiologicamente inerte, então é adequado para contato com alimentos.

Especificações mecânicas incluem:

• Resistência à tração na ruptura: 75,8 – 76 MPa
• Alongamento na ruptura: 30 – 90%
• Módulo de flexão: 2,38 – 2,41 GPa
• Resistência dielétrica: 14,2 – 20 kV/mm

Vale 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 industriais de alto desempenho. ULTEM® (PEI), nylon, ABS, policarbonato e PPSF são todos materiais de impressão 3D FDM que têm a força e resistência ao calor para suportar uma gama 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 equipes de produto se sentirem sobrecarregadas por um mar de opções. Trabalhar com um parceiro de fabricação experiente torna a seleção de material FDM muito mais fácil.

A equipe da 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 que é perfeito para seu próximo projeto — e ajudar a otimizar todo o ciclo de vida de desenvolvimento de produto. Entre em contato conosco hoje para começar.

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

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