Psihologul american Skinner a pus un astfel de experiment. A plantat un porumbel într-o cușcă și, prin intervale de timp egale (!), A turnat alimente în cușcă. Ce au făcut porumbeii? În mod surprinzător, ei au decis că depinde de comportamentul lor, indiferent dacă primesc mâncare sau nu. Și au început să facă exact ceea ce făceau chiar înainte de apariția hranei. De exemplu, dacă porumbelul și-a ascuns capul sub aripa și apoi a apărut mâncarea, un astfel de porumbel a început să-și ascundă capul sub aripa - în speranța că ar fi mâncare.
Pe această prefață se poate considera completă. Acum ne îndreptăm spre elementele de bază, fără stăpânire, ceea ce este imposibil să înțelegem și să asimilăm pe deplin informațiile de mai jos.
Ce sunt polimerii? M-am luptat mult timp cu tentatia de a cita aici un articol de pe Wikipedia, dar cumva am castigat aceasta dorinta si incerc, ori de cate ori este posibil si justificat, sa scriu cu propriile mele cuvinte.
În primul rând, proprietatea distinctivă a polimerilor și, în multe privințe, determinarea proprietăților lor mecanice, este dimensiunea moleculelor din care acestea constau - macromolecule. Fiecare moleculă de polimer constă dintr-un lanț de unități monomer legate între ele. Cu cât sunt mai multe legături în moleculă, cu greutatea moleculară mare pe care o are. Cu cât este mai mare gradul de polimerizare.
Polimerii sunt împărțiți în două grupe mari: termoplastice (acestea vor fi discutate mai târziu) și materiale plastice termorezistente.
Dacă nu mai vorbim de cuvinte complexe pentru „Van der forță Waals“, care sunt combinate cu fiecare moleculă alte termoplaste, spre deosebire de legăturile chimice din termorigid apoi convențional diferența lor principală poate fi determinată ca fiind capacitatea sau incapacitatea prelucrării repetate și dedurizarea polimerului.
La termoseturi apar, de exemplu, toate rășinile epoxidice și poliesterice cunoscute. Dizolvați, topiți-le sau reluați-le din nou, din păcate, nerealiste.
Termoplastele aparțin doar acelor polimeri care pot fi prelucrate și modelate în mod repetat fără modificări structurale semnificative și deteriorarea caracteristicilor lor mecanice.
Aici este de remarcat faptul că materii prime secundare, aceasta nu este a doua oară termoplastic moale! Ceea ce este cu adevărat acolo pentru a merge departe, la fel pentru noi toti cu filament familiar pentru 3D-imprimare în factorii de decizie mâini, cel mai bun caz, de două ori revizuit: prima dată în granule, a doua oară în bara granulelor. Un „mai bine“, deoarece în urmărirea simplificării tehnologiei și pentru a reduce costul produsului final, unii producători pot utiliza granule deja colorate, iar acest lucru, cel puțin, un pas de prelucrare, deoarece inițial în dezvoltarea tuturor polimerilor, fie incolor sau nu au lor cel mai elegant ton de culoare.
Bineînțeles, este foarte mișto să reduceți costul filamentului folosind materii prime secundare. Da, reciclat nerealist pentru a obține un diametru de tijă netedă pentru simplul motiv că proprietățile topiturii va fi non-uniform în masă, presiune inegală, prin urmare, pe un extruder comercial, o ductilitate topitură non-uniform și contracție. În consecință, chiar și atunci când imprimarea unei astfel de bare se va comporta destul de imprevizibil. Dar prețul său va fi doar fabulos.
Cu toate acestea, mă digresez!
Din cele de mai sus, cel mai important lucru pe care trebuie să învețe, este acel polimer cu greutate moleculară (în continuare MW) este esențială, și în multe privințe o importanță decisivă, provocând deteriorarea proprietăților polimerului, cum ar fi Fluiditate, rezistență la impact și rezistența totală a produsului final.
De asemenea, în acest capitol merită menționat faptul că există două grupuri principale de termoplastice, distinse de tipul de construcție a macromoleculei:
Homopolimerii (constau din unități monomere repetate în compoziție),
Homopolimerii includ un homopolimer stiren-polistiren (PS) sau un homopolimer de propilen-polipropilenă (PP).
Copolimerii (lanțurile moleculelor constau din două sau mai multe legături structurale diferite).
Această grupă include, de exemplu, acrilonitril-butadien-stiren (ABS).
Dintre copolimeri, copolimerii bloc se disting la rândul lor. (macromolecule din care constau din blocuri homopolimerice alternante periodic sau statistic care diferă în compoziție sau structură).
Printre copolimerii bloc sunt elastomeri termoplastici, macromoleculele sunt compuse din blocuri termoplastice (polistiren, polietilenă, polipropilenă), iar blocurile de elastomer flexibil (polibutadienă, poliizopren, copolimeri aleatorii de butadienă cu stiren (PBS) (SBS) (SBR) sau etilenă-propilenă ( EPDM)).
Pur și simplu, acestea sunt elastomeri termoplastici sintetici (TEP).
Termoplasticele, care sunt doar de interes pentru noi, pot fi împărțite în două grupe principale: amorfă și parțial cristalizată.
Termoplastele amorfe includ polistiren (PS), polistiren rezistent la impact (HIPS). Toate tipurile de elastomeri termoplastici (TEP). Termoplasticele termoplastice într-o stare nevăzută, în principiu, sunt transparente, cum ar fi sticla.
Toate structurile acrilonitril-butadien-stiren (ABS) cunoscute diferă în structura sa și sunt de două tipuri: cu o structură amorfă și parțial cristalizată.
Polimerii parțial cristalizabili includ polipropilena (PP), polietilenă (PE), poliamide (PA 6, PA 66 - același nylon), polietilen tereftalat (PET).
Important pentru noi, diferența dintre aceste două grupuri de polimeri una față de cealaltă este contracția lor.
Materialele cristalizate au o anizotropie de contracție ridicată și contracție, sugerând că produsele tipărite din aceste materiale plastice se vor sparge și se vor sfărâma cel mai sever. Acest lucru se poate observa în mod special în exemplul poliamidelor (nailon) - contracție 1,5-2,5%, polipropilenă (PP) - contracție 1,8-2,5% sau polietilenă (PE) - contracție 2,0-5,0%!
Contracția ABS variază de la 0,4 la 2,0% în funcție de marcă. Contracția polistirenului (PS) de la 0,4 la 0,8%. Contracția de cauciucuri de stiren-butadienă și HIPS depinde în mare măsură de conținutul de stiren în compoziția lor și de modul de polimerizare a acestora și este de 0,3-2%
Contracție de materiale plastice Filamentarno! este de 0,3-1,3%
În afară de această mare companie de polimeri este PLA (acid lactic polilactid). Această substanță ciudată, spre deosebire de cele de mai sus, este obținută prin polimerizarea lactidei, care la rândul ei este obținută prin policondensarea acidului lactic. În ciuda tuturor acestor produse lactate, acest produs nu are prea mult de a face cu brânză de vaci și vaci. Cu toate acestea, precum și iaurturile, nu toate polilacidele sunt la fel de utile.
Există o opinie constatată că acest lucru este cel mai mult că nici unul nu este un produs diferit și poate fi aproape consumat cu linguri. Dar, de fapt, cu siguranță acest lucru nu este cazul. Există mai multe soiuri de PLA cu o mare varietate de proprietăți și caracteristici fizice și mecanice foarte diferite. Și întreaga idee este că acidul lactic, precum și lactida, fiind substanțe organice, au o caracteristică amuzantă: stereoizomerismul. Adică, cu aceeași compoziție a moleculei și aceleași legături, ele pot fi oglindă ca și aripile fluturelui. Iar proprietățile acestor substanțe pot fi fundamental diferite și diferă.
De exemplu, există L-lactidă și există D-lactidă. L-lactida sub forma sa pură este un polimer de cristalizare cu toate dezavantajele descrise mai sus și o zonă pronunțată de tranziție vitroasă. În timp ce un amestec egal dintre acești stereoizomeri dă un polimer amorf la ieșire - adică nu are nici un punct de topire ca atare, astfel încât nu există nici un proces de cristalizare a acestuia.
Revenind puțin, vă reamintesc că lactida este obținută din acid lactic și în timpul producerii acesteia, octoatul de staniu dozat în concordanță cu concentrația reziduală de acid lactic este folosit ca catalizator. Și aici este important să înțelegem că doar de la producătorul polimerului depinde cât de curat va fi produsul final, care va fi compoziția sa izomerică și, în consecință, care vor fi caracteristicile sale fizice și mecanice.
Deci, cine este cel mai mare fan al apei la prima ocazie?
Primul loc în nominalizarea pentru titlul de Bubka Gop Sponge Bob este pe bună dreptate ocupat de PLA (polilactide, PLA)! În funcție de marcă, temperatură și umiditate, este capabil să absoarbă de la 1% la 4% (!) De umiditate din propria greutate.
Cel de-al doilea loc este ocupat în mod confident de PA-66 (poliamidă, este și nailon), cu un rezultat de 0,4% din propria greutate.
Locul al treilea este ocupat de ABS, cu un rezultat mediu de 0,2%
Și foarte mult un outsider în absorbția de umiditate pe fundalul acestor maeștri de neegalat sunt materiale plastice Filamentarno! cu absorbția ridicată de umiditate de 0,07% chiar și în condiții de apă)) Chiar dacă o păstrați în baie, chiar dacă umpleți această baie cu apă, nu vor apărea probleme de imprimare. Doar scoateți picăturile înainte de a le folosi.
Această prezentare concisă a polimerilor potriviți pentru imprimarea 3D prin metoda FDM poate fi considerată completă.
chimist polimer plictisitor în acest moment, probabil, ar fi spus că toate muzica pop, și ei sunt foarte dezamăgit, dar scopul meu nu a fost acela de a scrie un tratat sau o teză despre acest subiect, dar numai pentru a introduce cititorul să înceapă cu imaginea generală pictat în linii mari. Sper că cineva a citit acest loc, deoarece va merge mai vesel și cu poze!
Deci, hai să mergem la următorul capitol:
Ce este PTR, unde este greutatea moleculară a polimerului (MM) și cum este aceasta legată de contracția în timpul tipăririi?
Probabil mulți dintre voi, rătăciți prin expansiunea internetului în căutarea unui răspuns la motivul pentru care viața este atât de plastică, s-au lovit de această reducere misterioasă: PTR.
De fapt, PTR este un indice Melt Flow, astfel încât, pe de o parte, nu există nimic misterios în legătură cu acesta. În termeni simpli: cifra după aceste litere indică câte grame de polimer încălzit la o anumită temperatură pot curge sub influența unei anumite mase de încărcătură printr-o gaură de o anumită mărime în 10 minute.
Da, pur și simplu nu a funcționat. Dar, de fapt, PTR sunt cei care încă sunt Papagali de reologie tradițională, pentru că dacă nu cunoști decât cifra, atunci nu știi nimic despre reologia polimerilor! Și toate pentru că polimerii diferiți utilizează tehnologii diferite pentru a măsura acest parametru ciudat.
Acest lucru este în special văzut clar în plastic exemplu ABS, în care pentru măsurarea aceluiași polimer poate fi utilizat 3 (!) Diferite moduri (se poate folosi o sarcină de 5 kg, la o temperatură de 200 ° C, 3,8 kg de încărcare la 230 ° C sau încărcați 10 kg la 220 ° C) care va da 3 rezultate (!) diferite. Cum găsiți aceste științe exacte? )))
Cu toate acestea, voi, dragi imprimante, nu intrați în ea. Toate acestea sunt durerile de cap ale producătorilor de tije! Cu excepția cazului în care, desigur, producătorul are ceva de rănit și nu doar "zdrobeste tăiței de la ABS" (C), ci încearcă să creeze un produs demn de utilizat.
Dar totuși am menționat PTR aici în zadar. Dacă este foarte simplu, atunci această cifră determină cât de mult se topeste polimerul. Și decât această cifră în grame / 10 minute mai puțin, deci, respectiv, polimerul este mai gros. Și polimerul este mai gros, cu atât este mai greu să presați printr-o mică gaură în duza extruderului de imprimare 3D.
Ești gata să spui: "Hooray, acum înțeleg totul - cu atât mai bine!" - dar nu grăbiți la concluzii! Problema este că indicele PTR indirect scăzut indică o greutate moleculară mai mare a polimerului. Așa cum am scris mai sus, masa moleculară a unui polimer determină în mare măsură proprietățile sale mecanice. În special rezistența și rezistența la impact. Și aici totul este exact opusul - PTR este mai mic, cu atât mai bine.
Așa cum se întâmplă adesea în viață, nu există soluții ideale - există compromisuri. Graficul arată doar făina de alegere a mărcii de plastic de către producător și indică zona unui posibil compromis între rezistență și viteza de imprimare posibilă în zona de intersecție a celor două regiuni.
Suprafața albastră reflectă relația dintre viteza de imprimare (Vp) și fluxul topit al polimerului (MFR). Zona roz reflectă relația dintre MFR și greutatea moleculară (MW).
Deoarece polimerii nu sunt fluide Newtoniene, din fericire pentru noi fluiditatea lor crește odată cu creșterea vitezei de curgere, ceea ce compensează parțial scăderea vitezei de imprimare cu greutate moleculară în creștere, extinderea gamei de aplicabilitate a diferiților polimeri pentru imprimarea 3D.
* Graficul este dat pentru claritate, valori exacte nu trebuie căutate aici!
S-ar părea că totul este în acest sens? Dar nu era zadarnic să se amintească contracția!
Probabil că fiecare dintre voi a avut de-a face cu o problemă atunci când tija oricărui producător este pur și simplu nerealistă pentru a tipări la temperaturi adecvate! Trebuie să-l înfruntăm mai sus și mai sus, astfel încât straturile să fie sinterizate și să nu existe omisiuni și subexpresiuni. De ce se întâmplă acest lucru și ce în sensul fizic este creșterea temperaturii de imprimare?
Lucrul este că, așa cum a observat probabil cititorul atent, PTR este foarte relativ, iar acest indicator depinde, de asemenea, de temperatura topiturii. Cu cât este mai mare, cu atât fluiditatea este mai mare și motorul extruderului este mai ușor să împingă topitura prin orificiul duzei.
Dar nu vă grăbiți să strigați din nou: "Hooray, acum am înțeles totul!" ))) - pentru că modul în care să ia din plastic de inginerie cu MW înaltă și joasă MFR și să le imprimați la 260C, desigur, puteți. Dar, în ciuda puterii sale aparent mare, de așteptat din cauza MM mare, înregistrarea dvs. va împrăștia în straturi! Acest lucru se întâmplă pentru că, în timp ce aderența stratului intermediar (și chiar mai mult adeziunea la un tabel de imprimare a imprimantei!) Are valoarea sa finală, expansiunea termică a polimerilor amorfi cu creșterea temperaturii nu este încheiată până la începutul degradării sale termice. Pentru materiale plastice ABS se pornește la aproximativ 260 ° C, pentru materiale plastice Filamentarno! 250C, pentru submarin este deja 220-230C. Și anume, degradarea termică, în majoritatea cazurilor, duce la fenomenul „ajutaj asuprit“. (Cu excepția cazului, desigur, nu ține cont de praf, zboară, ipsos mărunțire de pereți în pâlnia de extrudare și alte absolut necultivat în lucrurile planului de producție și fenomene) Revenind la extinderea polimerilor, ar trebui să acorde atenție faptului că o mai mare expansiune termică a fost supusă din plastic, cu atât mai mare va fi contracția ulterioară după răcire.
Această figură arată grafic creșterea aderenței cu temperatura în creștere (t) și graficul de dilatare termică / contracție ulterioară (Ms - contracție de turnare). Zona cu cel mai bun raport dintre acești doi parametri poate fi considerată ca o aplatizare a curbei de creștere a aderenței (Adg).
* Graficul este dat pentru claritate, valori exacte nu trebuie căutate aici!
Rezumând, pot să sfătuiesc să nu tipăriți la temperatură mai mare decât minimul suficient pentru o bună aderență între straturi.
În acest sens, în opinia mea, este posibil să finalizăm partea despre polimeri și prelucrarea lor, fără să le spunem neintenționat niciun secret de producție important și subtilități tehnologice. Și tu ai crezut că ți-am spus totul?
Vă mulțumesc pentru atenție! De îndată ce voi mai putea petrece o altă zi scriind un articol, va exista oa doua parte.
Se va ocupa de defectele de imprimare și de modalitățile de eliminare a acestora, luând în considerare cele de mai sus, precum și calitatea filamentului și cum și de ce afectează imprimarea. Vor fi multe formule matematice și plictisitoare. Glumește-te
Mulțumită celor care citesc acest text de la început până la sfârșit!