Tough Resins – серия слоли за крайни продукти
Термопластите са широко използвани в инженерната практика поради тяхната висока механична здравина, устойчивост на удар и дългосрочна експлоатационна надеждност. Новото поколение Tough Resin материали на Formlabs е разработено именно с цел да достигне механични характеристики, съпоставими с тези на традиционните инженерни пластмаси, като същевременно се използват предимствата на SLA 3D печата.
Семейството Tough включва три материала, всеки оптимизиран да имитира поведението на конкретен термопласт:
- Tough 1000 Resin – най-пластичният и устойчив на удар материал в серията, със свойства близки до HDPE
- Tough 1500 Resin V2 – балансирана комбинация от твърдост и еластичност, сходна с полипропилен (PP)
- Tough 2000 Resin V2 – материал с най-висока якост и твърдост, сравним с ABS
Благодарение на тези характеристики, инженерите могат да използват SLA технологията не само за прототипиране, но и за изработка на функционални компоненти, приспособления и крайни продукти, които работят в реални експлоатационни условия.
Tough 1000 Resin: материал със свойства, близки до HDPE
Tough 1000 Resin представлява високопластичен фотополимер с изключителна удароустойчивост и устойчивост на умора, разработен за детайли, подложени на динамично натоварване и многократни цикли на деформация.
Материалът се характеризира с удължение при скъсване около 180%, което надвишава типичните стойности за HDPE. Освен това показва Gardner ударна якост 13.1 J, както и нисък коефициент на триене, сходен с този на Delrin (POM). Това позволява използването му при компоненти с контактни или плъзгащи повърхности без риск от абразивно износване.
Материалът е оптимизиран за висока устойчивост на износване и циклично натоварване, което го прави подходящ за:
производствени приспособления (jigs и fixtures)
механични възли с подвижни части
функционални прототипи
компоненти, работещи при повтарящи се механични натоварвания
Освен това Tough 1000 предлага подобрена устойчивост на температура, стареене и пълзене, както и добра размерна стабилност след процеса на пост-втвърдяване.
Mechanical properties
| Resin | Durable Resin | Tough 1000 Resin | HDPE, Extruded Sheet, McMaster-Carr |
|---|---|---|---|
| Ultimate Tensile Strength | 28 MPa | 26.3 MPa | 30 MPa |
| Tensile Modulus | 1000 MPa | 932 MPa | 1000 MPa |
| Elongation at Break | 55% | 180% | 100% |
| Gardner Impact Strength @ 1/32 in (0.8 mm) | 4.1 J | 13.1 J | 5.4 J |
| Work of Fracture | 690 J/m2 | 3200 J/m2 | Not tested. From literature, ~5000-6000 J/m2 |
| Heat Deflection Temp @ 0.45 MPa | 41 ºC | 55.3 ºC | Not tested. From literature, ~70-90 ℃ |
Намаляване на разходите и повишаване на устойчивостта на веригата на доставки – пример от Cool Machines
Компанията Cool Machines, производител на оборудване за изолационни системи, използва Form 4 и Tough 1000 Resin за разработване и производство на крайни компоненти, които трябва да издържат на ниски температури, удари и високо налягане.
Един от тези компоненти е Wall Spray Nozzle – дюза за впръскване на изолационен материал в стенни кухини. Поради сложната вътрешна геометрия, детайлът практически не може да бъде произведен чрез традиционни методи и е подходящ именно за 3D печат.
При вътрешни тестове резбата 1/4″ NPT издържа налягане до 900 psi, което демонстрира потенциала на материала за реални индустриални приложения.
Tough 2000 Resin V2: характеристики, съпоставими с ABS
Tough 2000 Resin V2 е материалът с най-висока механична якост и твърдост в серията Tough. Той е разработен да предостави механични свойства, сходни с тези на ABS, като същевременно съчетава удароустойчивост с добра температурна стабилност.
Материалът позволява производство на:
snap-fit конструкции
устойчиви на удар корпуси
структурни компоненти
индустриални приспособления
Tough 2000 V2 демонстрира само около 1.3% creep деформация при натоварване 4 MPa за две седмици, което го прави подходящ за детайли, работещи под продължително механично натоварване. Освен това HDT около 70 °C осигурява надеждна експлоатация при по-високи температури.
Mechanical properties
| Resin | Tough 2000 Resin V1 | Tough 2000 Resin V2 | ABS, Extruded Sheet, McMaster-Carr |
|---|---|---|---|
| Ultimate Tensile Strength | 46 MPa | 40.4 MPa | 39 MPa |
| Tensile Modulus | 2100 MPa | 1800 MPa | 1800 MPa |
| Elongation at Break | 44% | 79% | 8% |
| Gardner Impact Strength @ 1/32 in (0.8 mm) | 1.1 J | 1.6 J | 2.3 J |
| Work of Fracture | 115 J/m2 | 305 J/m2 | 2060 J/m2 |
| Heat Deflection Temp @ 0.45 MPa | 59 ºC | 70 °C | Not tested. From literature, 100 ºC |
Замяна на механично обработен поликарбонат с Tough 2000 Resin V2 – пример от Nudge
Инженерният екип на компанията Nudge използва Tough 2000 Resin V2 при разработването на корпус за медицинско устройство, което използва фокусиран ултразвук с ниска интензивност за лечение на неврологични заболявания.
Компонентите трябва да отговарят на редица инженерни изисквания:
висока размерна стабилност
устойчивост на удар и деформация
водонепроницаемост
съвместимост с MRI среда
След успешни тестове инженерите заменят част от механично обработваните поликарбонатни детайли с компоненти, отпечатани от Tough 2000 Resin V2, което води до намаляване на производственото време и разходите.
Tough 1500 Resin V2: устойчив материал за натоварени приложения
Tough 1500 Resin V2 е първият материал от новото поколение Tough смоли. Той предлага механични характеристики, близки до полипропилен, като съчетава добра якост, гъвкавост и устойчивост на разрушаване.
Новата версия на материала осигурява 10 пъти по-висока устойчивост на разрушаване, което позволява детайлите да издържат операции като пробиване и резбонарязване, без риск от напукване.
Материалът се отличава и с:
155% удължение при скъсване
Ross flex fatigue около 8000 цикъла
висока устойчивост на удар при тънкостенни детайли
Тези характеристики го правят подходящ за snap-fit конструкции и еластични механизми.
При тестове по стандарт ASTM D4459 материалът показва HDT около 66 °C, както и добра устойчивост на UV стареене.
Mechanical properties
| Resin | Tough 1500 Resin V1 | Tough 1500 Resin V2 | Polypropylene (extrusion grade) |
|---|---|---|---|
| Ultimate Tensile Strength | 30 MPa | 34 MPa | 29.2 MPa |
| Tensile Modulus | 1260 MPa | 1460 MPa | 1600 MPa |
| Elongation at Break | 64% | 155% | 125% |
| Gardner Impact Strength @ 1/32 in (0.8 mm) | 2.5 J | 5.0 J | 2.7 J |
| Work of Fracture | 102 J/m2 | 1011 J/m2 | ~2000 J/m2 |
| Heat Deflection Temp @ 0.45 MPa | 45 °C | 66 °C | Not tested. |
Производство на здрави функционални детайли
Когато даден компонент трябва да издържа повтарящо се огъване, продължително натоварване или работа в тежки експлоатационни условия, серията Tough смоли на Formlabs предлага подходящ материал за конкретното приложение.
Tough 1000, Tough 1500 V2 и Tough 2000 V2 представляват високоефективни инженерни фотополимери, оптимизирани за технологията Form 4 SLA, които позволяват производство на детайли с висока механична надеждност, добра повърхностна обработка и прецизни геометрични характеристики.
