Degrado termico dell'ABS stampato in 3D (e di altre materie plastiche)

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La versione breve della mia domanda è:

È probabile che le parti stampate in 3D in ABS sopravvivano per un anno in un'incubatrice a 80 ℃ ?

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Sto stampando alcune parti che verranno utilizzate all'interno di un'incubatrice in un laboratorio. È probabile che vengano utilizzati a 80 ℃ per almeno un anno, possibilmente anche a temperature più elevate di così. (Ma molto probabilmente meno di 100 ℃.)

Attualmente stiamo usando l'ABS per queste parti. La mia domanda è se l'ABS stampato in 3D si degraderà in tali condizioni. (Ad esempio: diventerà morbido e scivoloso; scolorirà; diventerà fragile?) Le parti si incastrano per formare un oggetto abbastanza grande, che è fondamentalmente un rack che contiene molte fiale di vetro, quindi è importante che rimanga rigido.

Ho trovato alcuni articoli sul degrado termico dell'ABS (ad esempio, questo sembra piuttosto completo) ma non ho l'esperienza per interpretarli in termini di come le mie parti si comporteranno praticamente. Inoltre, non sono sicuro che la stampa 3D farà la differenza.

Se l'ABS non è adatto per questo tipo di applicazione, ci sono altre materie plastiche che lo sono? Stiamo usando Zortrax M200, quindi le nostre scelte sono le materie plastiche elencate qui . Prendo atto che PCABS è elencato come specificamente resistente alla temperatura, quindi potremmo andare con quello - ma preferiremmo l'ABS se funzionerà, poiché è disponibile in bianco piuttosto che in avorio (che è importante per la nostra applicazione) e ne abbiamo un sacco di esso disponibile.

aggiornamento: alla fine abbiamo deciso che l'uso dell'ABS è troppo rischioso, quindi siamo andati con PCABS e vivremo con il colore giallastro. (Potremmo dipingerlo di bianco.) Attualmente è in forno durante una prova e, se non fallisce tra qualche settimana, correremo il rischio di eseguire l'esperimento di un anno con questo materiale. Tuttavia, apprezzeremmo molto i consigli di chiunque abbia conoscenze o esperienze concrete su questo tipo di situazione.

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— Nathaniel
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La stampa di materie plastiche di solito ha una vasta gamma di temperature di transizione vetrosa, al di sopra delle quali i produttori cambiano la composizione della plastica a loro piacimento, quindi non puoi essere sicuro che la tua plastica sopravviverà o meno se non provi.

— ZuOverture,

@ZuOverture il problema è che provarlo implica aspettare un anno per vedere se l'intero esperimento fallisce. Questo è il motivo per cui spero di sfruttare la conoscenza e l'esperienza di questa comunità. 80 gradi è ben al di sotto della temperatura di transizione vetrosa per l'ABS: sono più preoccupato per l'ossidazione e altri cambiamenti chimici che potrebbero verificarsi.

— Nathaniel,

Dall'astratto sembra che la causa principale del degrado sia l'ossidazione, e non penso che abbia un limite di temperatura da dove inizia, e sotto di esso è trascurabile. No, l'ossidazione avverrà a 80 ° C, solo un po 'più lentamente rispetto a 112 ° C. Non vedo scale temporali in astratto, tuttavia dovrebbe essere in full text. Se non c'è nessuno che può recuperare questo articolo, puoi prendere in considerazione il test durante l'uso. Stampa due rack, i tempi di utilizzo devono differire, ma usi solo i più giovani e cerchi segni di degrado su quello più vecchio. Un paio di settimane potrebbero essere sufficienti per iniziare. (E spero che tu non usi i raggi UV)

— ZuOverture del

Ho accesso al testo completo (non mi rendevo conto che era a pagamento) ma il problema è che in gran parte si traccia il tempo contro cose come "forza d'impatto" o "intensità I_3 (%) di OP relativa al numero di siti a volume libero" che ho non so come interpretare in termini di mia domanda. Si concentrano principalmente su campioni cotti a 120 ℃ e le scale temporali per quello sembrano essere in centinaia di ore. (vale a dire un paio di settimane è giusto.) Se lo stesso è vero a 80 ° C, dovremo usare un materiale diverso in quanto ne abbiamo bisogno per durare un anno, ma non posso davvero dirlo dalla carta.

— Nathaniel,

Il solito metodo di protezione dagli effetti degli agenti atmosferici per le materie plastiche li sta dipingendo, anche se dovrai studiare come si comporta questo rivestimento a 80 ° C. Alcuni di essi potrebbero essere documentati meglio dell'ABS ("per uso esterno nel Sahara" dovrebbe essere sufficiente).

— ZuOverture,

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Per rispondere alla tua domanda brevemente: No, ABS non sopravviverà per una durata di almeno un anno a 80-100 ° C .

Se guardi la tabella sopra (da Tiganis / Burn), noterai che la linea blu (ABS 90 ° C) sta diminuendo. Ho fatto un calcolo del bulbo oculare del grafico e sono arrivato all'equazione ( Jper energia di rottura , hper ore ):

J = -0.002h + 14

Sulla base di questo, un'energia di rottura di 0 Joule verrà raggiunta dopo 7056 ore o 294 giorni .

Se ti aggiri nei forum di Internet sulla stampa 3D, scoprirai che quel valore è nel campo di gioco delle esperienze delle persone. Ricordo un caso in cui qualcuno ha tirato fuori un pezzo di ABS al sole e si è rotto dopo un anno.

Tiganis; Burn: gli effetti dell'invecchiamento termico sulle miscele di acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS). In: Lacasse; Vanier (1999): Durabilità di materiali e componenti per l'edilizia 8, pagg. 912-922.

— errore di battitura
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È probabile che il tuo filamento di ABS sia diverso dall'ABS di cui parla la carta, almeno il filamento ha aggiunto colorazione (l'ABS non è naturalmente bianco), è possibile che abbia altri additivi per facilitare l'estrusione e - soprattutto per i bassi costo ABS - è anche possibile che abbia altri contaminanti casuali.

Lo "stesso" materiale di diversi produttori è spesso ovviamente molto diverso (per filamenti a basso costo, diversi lotti dello stesso produttore sono talvolta diversi) quindi, anche se qualcuno qui ha avuto esperienza con la cottura dell'ABS per un anno, non si può mai essere sicuri il tuo ABS funzionerà come il loro ABS.

Se le informazioni non sono contenute nella scheda tecnica dei materiali, puoi provare a contattare il produttore, a parte questo, non hai davvero modo di conoscerne altri che provare da te.

— Nir
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scaldalo per vedere cosa succede prendi in considerazione anche il supporto aggiuntivo nel caso in cui degrada il suo sostegno. se possibile, dagli un po 'di cappotto protettivo. qualcuno ha detto vernice ma puoi aggiungere una mano di resina o ceramica?

— Gonz
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È nel forno attualmente in prova. Ma come ho detto sia nei commenti che nella domanda, ne abbiamo bisogno per funzionare per almeno un anno, e se fallisce in quel momento dovremo ricominciare, quindi "provalo e vedi" non è esattamente un buon opzione per noi.

— Nathaniel,

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Gonz, la tua risposta sarebbe molto più utile se fornissi un'indicazione a quale resina e / o ceramica ti riferisci e come ciò impedirebbe alla plastica sottostante di degradarsi a causa del calore (dato che qualsiasi rivestimento non avrà alcun effetto su penetrazione del calore, nell'arco di un anno).

— mac,

@nathaniel prova qualsiasi tipo di plastica. Quanto pesa. fai una piccola struttura di ogni materiale e mettici sopra un po 'di peso. Ci sarebbe un momento in cui si raffredderà, si raffredderà lentamente. se lo pulisci quali sostanze chimiche useresti e in quale temperatura lo ripuliresti. Questi fattori potrebbero causare un degrado più rapido. per quanto riguarda la resina non ho alcuna raccomandazione. suggerisco solo di aggiungere un ulteriore strato di qualcosa per ridurre l'assorbimento di calore e il contatto chimico. potrebbe essere spruzzato su spazzolato su potrebbe essere un minerale, sale, una combinazione o strati. solo rinforzare le aree stressate.

— Gonz

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Consiglierei Taulman Bluprint , che ha una T _g di 100 ° C e stampa intorno a 250 ° C.

Ho preso un piccolo campione ed è stato stampato bene con le impostazioni consigliate. Non ho fatto alcun test termico con la mia stampa (ho realizzato una manopola per un tosaerba con esso) ma Taulman ha una solida reputazione per i filamenti ingegnerizzati.

— MechanizedMedic
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L'OP afferma di essere limitato alle scelte delle bobine di materiale Zortrax M200.

— 0scar