BCN3D verifica la resistenza chimica di otto comuni materiali di stampa 3D
La capacità di un materiale di resistere alla degradazione, all’erosione o all’impregnazione dovuta al contatto con liquidi, solidi o vapori di diversa natura, come solventi chimici, acidi e basi, è nota come resistenza chimica ed è piuttosto importante per ottenere parti di successo. Quando si scelgono i materiali che si desidera utilizzare per applicazioni di uso finale stampate in 3D, soprattutto per scopi industriali, è necessario conoscere la resistenza chimica di ciascun elemento. Alcuni materiali di stampa 3D possono gonfiarsi se esposti a liquidi o vapori di solventi, come alcoli, esteri, chetoni, carburante, liquido dei freni, olio motore e varie miscele di idrocarburi minerali e sintetici, che modificano le proprietà meccaniche e la forma della parte terminale. Le parti industriali devono essere in grado di resistere bene a contatto con questo tipo di prodotti corrosivi, quindi i filamenti dovrebbero essere scelti con saggezza.
BCN3D Technologies, produttore di stampanti 3D desktop con sede a Barcellona, ha voluto indagare sul comportamento dei suoi filamenti principali quando sono entrati in contatto con prodotti corrosivi, al fine di informare meglio i clienti sui materiali da utilizzare per applicazioni specifiche. Quindi la società ha messo alla prova otto dei suoi materiali confrontandoli con l’attacco chimico di un solvente organico.
“Questo esperimento è stato condotto immergendo parzialmente queste parti stampate in 3D in un piccolo volume di solvente organico”, ha scritto BCN3D . “L’agente corrosivo scelto era Nitro-P , che viene utilizzato per diluire le vernici ed è molto aggressivo. Per massimizzare il danno, le parti stampate in 3D sono state immerse nel solvente per un periodo di 24 ore e il loro cambiamento di forma e proprietà è stato monitorato da una fotocamera timelapse seguita da una valutazione visiva e fisica. “
Il team voleva simulare l’effetto causato su un oggetto stampato in 3D quando un solvente viene accidentalmente schizzato su di esso – un evento abbastanza comune in officina e ambienti di fabbrica. L’obiettivo era mostrare agli utenti quanto sia importante scegliere il giusto filamento per l’applicazione finale e il rischio di esposizione chimica, in modo che il prodotto finale sia sicuro e durevole. Le stesse impostazioni di stampa sono state utilizzate per fabbricare parti con una forma progettata per “favorire il degrado del materiale” dai seguenti filamenti:
Acido polilattico (PLA)
Polietilentereftalato – glicole (PET-G)
Acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS)
Poliuretano termoplastico (TPU)
Poliammide (PA)
Polipropilene (PP)
Poliammide ad alta temperatura rinforzato con fibra di carbonio (PAHT CF15)
Polipropilene rinforzato con fibra di vetro (PP GF30)
BCN3D ipotizzava che le parti stampate in 3D su PP sarebbero state completamente intatte, mentre le parti in PLA e ABS sarebbero state maggiormente colpite dal solvente e dai materiali igroscopici (assorbendo l’umidità dall’aria), come TPU e PA, probabilmente aumenterebbero di volume .
Quindi, cosa è successo?
Avevano ragione sul PLA e sull’ABS: la geometria della parte in PLA stampata in 3D è stata totalmente e rapidamente cambiata dal solvente. Gli strati sono stati separati, il che ha spezzato la parte e la finitura superficiale si è oscurata da brillante a opaca. Inoltre, il suo spessore è aumentato del 60%. Lo spessore dell’ABS era solo ridotto del 15%, ma gli strati erano ancora separati, rendendo la parte viscosa in cui era immersa. La degradazione è stata costante, causando la dissoluzione dell’ABS, ed è stato l’unico campione che è cambiato al di sopra del livello del liquido: il solvente evaporato lo ha reso più luminoso.
Campione TPU
Il campione in TPU ha assorbito rapidamente il solvente, causando un aumento del suo spessore di un enorme 150%. BCN3D ha spiegato che l’assorbimento ha generato “delaminazioni nella parte sommersa del modello a seguito dell’aumento di volume dovuto alla polarità del solvente e alla capacità di assorbimento del TPU”, ma una volta che il solvente assorbito è evaporato, la parte “ha recuperato il suo proprietà originali “, che hanno portato il team a credere che i risultati fossero” un fenomeno di adsorbimento fisico senza dissoluzione del polimero “.
Lo spessore del campione di PA è aumentato del 10% e anche gli effetti del solvente ne hanno consentito la flessibilità. Il PAHT CF15 ha anche aumentato la sua flessibilità e spessore nel solvente, ma non vi è stata alcuna dissoluzione del materiale nella soluzione. Questo si è gonfiato un po ‘, ma si è aggrappato alla sua resistenza e alla sua forma originale.
La finitura superficiale del campione PET-G ha perso la sua luminosità, anche se il solvente ha levigato e ammorbidito la sua superficie. Gli strati sono stati leggermente nascosti a causa della lucidatura superficiale causata dal solvente e lo spessore e la flessibilità sono entrambi aumentati. Ma mentre ha perso gran parte della sua rigidità e resistenza, la parte è rimasta nella sua forma generale.
Né il PP né il PP GF30 sono stati terribilmente influenzati dal solvente durante il test, senza mostrare alcun cambiamento nel comportamento meccanico o variazioni di tipo estetico o dimensionale. La PA si è gonfiata un po ‘, ma è riuscita a mantenere gran parte della sua resistenza e forma originali. L’esperimento mostra che questi due materiali sono ideali per applicazioni industriali stampate in 3D in cui le parti devono resistere a contatto con altre sostanze corrosive.
