Гид по профессиональным материалам для SLS 3D-печати: PA12, PA11, CF, GF, PEEK и другие

Выбор SLS материала — это сопоставлении химических свойств SLS-порошков с рабочими нагрузками на деталь. Перед выбором порошка инженерам следует оценить деталь по 4-м основным параметрам:
1. Механические нагрузки: Требуется ли деталь высокой жесткости или ударостойкости?
2. Температурная и химическая среды: Будет ли деталь подвергаться воздействию тепла, агрессивных растворителей или высокой влажности?
3. Соблюдение нормативных требований: Требуется ли детали огнестойкость UL94 V-0, биосовместимость USP класса VI или безопасность при контакте с пищей?
4. Экономика производства: Потребует ли изготовление серийных деталей, где, для снижения стоимости - критично повторного использования порошка? 

Нейлон 12 — это промышленная рабочая лошадка SLS 3D-печати благодаря сбалансированным механическим свойствам и исключительной высокой прочности. TPM3D расширила эту категорию на специализированные подклассы для удовлетворения специфических инженерных потребностей.
1. Стандартный и высокопроизводительный PA12
• Precimid1172Pro (белый): Стандарт универсального производства. Повторное использование порошка до 80%, что значительно снижает стоимость деталей при сохранении стабильного качества.
• Precimid1176Pro BLK (чёрный): Разработан для структурной жёсткости, обеспечивая гибкий модуль 1710 МПа (против 1280 МПа у серии порошков 1172). Идеально подходит для применения в беспилотной авиации и деталей, включающих сотовые конструкции.

2. Усиленные композиты PA12
Когда стандартный нейлон не обладает необходимой жесткостью или термостойкостью, можно использовать композиты, усиленные специальными добавками:
• Precimid1174Pro CF (с добавлением углеродного волокна): Содержит 30% углеродного волокна, обеспечивая прочность на растяжение 88 МПа (на 91% больше, чем обычный PA12). В частности, такие свойства позволили создать 6-граммовую рамку микродрона, обладающую исключительной жёсткостью.
• Precimid1172Pro GF30 BLK (с добавлением стеклянных микросфер): Данный материал позволяет печатать изделия с повышенной термостойкостью - температура отклонения тепла (HDT) 184,4°C и прочностью на истираемость, используется для корпусов электрических изделий, которые выдерживают высокую температурную нагрузку без деформации.
• Precimid1176Pro GF30 BLK (с добавлением стекловолокна): до 30% стекловолокна для повышения жёсткости и износостойкости, позволяет повторно использовать до 90% порошка. 

Для некоторых изделий требуется высокая пластичность, ударопрочность или способность выдерживать многократные изгибы.
• Нейлон 11 (Precimid1180BLK): Обладает превосходной ударостойкостью и прочностью по сравнению с PA12. Это предпочтительный выбор для культеприемных гильз и всевозможных насадок.
• Эластомеры: материал TPM3D - PEBA для высокопроизводительной обуви; подошвы, напечатанные на этом материале, показывают нулевую деформацию после 200 000 динамических циклов гибкости, что обеспечивает более эффективный возврат энергии по сравнению с традиционным эластомером - TPU.
• Precimid1190 (Ко-полиамид): Расширяет пределы гибкости с удлинением при разрыве до 280%. Это крайне важно для медицинских брекетов, которые должны быть комфортными и при этом устойчивыми, и других использований.  

Для самых требовательных сред, таких как аэрокосмическая, нефтегазовая, химическая - свойств стандартных нейлонов недостаточно. Для печати высокотемпературными материалами предназначена установка SLS печати TPM3D S320HT:
• PEEK IND: Сохраняет механические характеристики при тепловых нагрузках до 294°C, используется для изготовления деталей аэрокосмических двигателей и сверхжестких функциональных компонентов.
• PEKK IND: Обладает высокой жёсткостью (изгибающий модуль 7 200 МПа) и огнестойкостью.
• P.S. IND: Обеспечивает высокую жёсткость и химстойкость, включая устойчивость к коррозии и тепловым нагрузкам выше 200°C. 

В секторах электромобилей (EV) и электроники огнестойкость является неоспоримым стандартом безопасности.
• Precimid1171 FR BLK: Нейлон 12, удовлетворяющий стандарту UL94 V-0, устойчивый к возгоранию, со свойствами самопогашения. Используется для снижения веса критических деталей автомобилей, подвижного состава, авиатехники на 40-50% с одновременным повышением пожарной безопасности.
• Precimid1171 GF30 FR BLK: Сочетает в себе V-0 безопасность с добавлением 30% стеклянной пудры для конструктивных деталей, требующих жёсткости и/или эксплуатации в условиях высоких температур. 

Основные преимущества SLS 3D-печати.
• Полное заполнение камеры построения: В отличие от технологии 3D-печати FDM, которая позволяет печатать детали в один «этаж, в камере построения SLS-принтера детали печатаются в несколько «этажей» во всю высоту камеры построения, это происходит из-за того, что при SLS-печати - не требуются поддержки, в качестве поддержек используется несвязанный порошок полиамида.
• Крупногабаритные SLS-принтеры TPM3D S600DL оснащены двумя лазерами, что повышает эффективность до 45%.
• Обработка и повторное использование порошка: Станция постобработки деталей и сбора порошков (PPS) TPM3D автоматизирует очистку, переработку и повторное использование порошка, что снижает стоимость печати до 80%.
• Изотропия: 3D-печать SLS производит детали с изотропией 97-98%, т.е. деталь изготавливается с прочностью по всем осям X-Y-Z, в частности, прочность на растяжение по оси Z =42 МПа (против всего 4 МПа для большинства принтеров FDM. 

Шаг 1: Определите механические свойства
• Экстремальная жёсткость? Выбирайте полиамид с углеродным волокном (Precimid1174Pro CF).
• Нагрузка изгиб/ударопрочность? Выберите Нейлон 11 (Precimid1180).
• Резиноподобный материал? PEBA или Co-полиамид (Precimid1190).

Шаг 2: Эксплуатация при высоких температурах и в агрессивных средах
• Детали под капотом автомобиля - Стеклонаполненный нейлон (Precimid1172Pro GF30).
• Экстремальная термонагрузки до 200°C - PEEK или PPS.
• Работа во влажных средах - Полипропилен (PP Pro).

Шаг 3: Проверьте отраслевые стандарты
• Электроника и бытовая техника? Огнестойкий полиамид UL94 V-0 (Precimid1171 FR).
• Медицинское применение и контакт с кожей человека? Биосовместимый полиамид USP класса VI (Precimid1171Pro).

Шаг 4: Рассмотрите экономику и масштабируемость
• Серийное производство? PA12 (Precimid1172Pro) обеспечивает повторное использование до 80% порошка, снижает материальные потери и стоимость деталей.
• Высококачественные прототипы? AF40 – выглядит как изделие из металла или 1172Pro (белый) с возможностью окрашивания деталей в любые цвета. 

Переход от прототипирования к 3D-производству требует, в первую очередь, тщательного подбора материала.
Если материал выбран правильно, то SLS 3D-производство имеет ряд преимуществ и позволяет инженерам и конструкторам:
• Значительно ускорить исследования и разработки потребительской электроники
• Снизить вес изделий автомобилей, авиатехники, других изделий
• Добиться снижения себестоимости функциональных деталей из полимеров, т.к. для их изготовления не требуются пресс-формы и специнструмент, также можно использовать повторно порошок полиамида
• Оперативно и недорого изготовить сложную оснастку
• Заменить изделия из металлов на более дешевые детали из инженерных полимеров
• С помощью обратного инжиниринга оперативно изготовить копии деталей со свойствами, не уступающим оригинальным

Надеемся, что представленный материал оказался для вас полезным и найдет практическое применение. 

Компания «Аврора Карбон Технолоджи» - официальный партнер производителя SLS 3D-принтеров и расходных материалов TPM3D в РФ и странах таможенного союза с 2024 года.
Услуги промышленного SLS 3D-производства на базе 3D-центра компании Аврора в Москве на SLS принтере TPM3D модель P360.
Основные области и примеры применения SLS-печати.