Специализированная линия Labtech Engineering для экструзии филамента для 3D-печати из инженерных пластиков
09.02.2022Инженерные пластики востребованы, потому что обладают улучшенными характеристиками. Они способны выдерживать высокие механические нагрузки, не разрушаются при контактах с химически агрессивными веществами, не меняют свойств при высоких и низких температурах.
Виды и применение инженерных пластиков
Изделия из инженерных пластиков могут работать в сложных условиях и используются практически во всех областях промышленности. Мы можем привести несколько примеров:
- Полиэфирэфиркетон (PEEK) сохраняет свои свойства при температуре до +310 °С, стойкий к воздействию ультрафиолетового излучения, хорошо переносит длительные контакты с водяным паром и химически агрессивными веществами. Изделия из него используют в аэрокосмической, машиностроительной, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.
- Полисульфон (PSU) упругий, выдерживает высокие растягивающие или изгибающие нагрузки, длительные контакты с маслами, щелочами, спиртами и другими химически агрессивными веществами, сохраняет свои свойства при температуре до +150 °С. Изделия из него используют в электротехнике, машиностроении, медицине, автомобилестроении и строительстве.
- Полиэтилен (РЕ) в зависимости от способа полимеризации газообразного этилена делится на полиэтилен низкого (LDPE) и высокого давления (HDPE). Он может работать при температурах от –120 до +100 °С, хорошо выдерживает ударные нагрузки, биологически инертен. Материал используют для изготовления электроизоляции, труб, упаковок, бутылок и прочих изделий.
Высоко востребованными считаются полиацеталь, полибутилентерефталат, полиамид, поликарбонат и другие инженерные пластики. Все чаще изделия из них получают с помощью 3D-печати. Для этого нужен филамент, но его изготовление связано с рядом трудностей: при работе с инженерными пластиками необходимо точно поддерживать температуру экструзии, обеспечивать плавное охлаждение филамента для исключения появления дефектов и выдерживать его точные геометрические параметры в микронном диапазоне.
![3D-печатью изготавливают самые разные полимерные изделия Пластиковые изделия](/upload/img/09-02-2022/1.jpg)
3D-печатью изготавливают самые разные полимерные изделия
В целом получается такая картина: инженерные пластики обладают улучшенными свойствами, но и работать с ними сложнее. Для этого нужны специализированные линии. Такую линию разработали и изготовили специалисты таиландской компании Labtech Engineering.
Особенности линии для получения филамента
Линия предназначена для получения филамента диаметром 1,75 и 3 мм. Она может работать с максимальной скоростью до 100 м/мин. Ее основной компонент – одношнековый экструдер с диаметром шнека 30 мм, максимальной производительностью 25 кг/час. Соотношение длины относительно диаметра (L/D) равно 30. Он предназначен для работы с инженерными пластиками типа ABS, PS, PP, PE и прочими. Опционально можно использовать шнеки других диаметров или биметаллический компрессионный шнек с высокой кислотостойкостью.
![Экструдер, входящий в состав линии, предназначен для работы с инженерными пластиками Экструдер](/upload/img/09-02-2022/2.jpg)
Экструдер, входящий в состав линии, предназначен для работы с инженерными пластиками
В конструкции шнека имеется смешивающая зона Мэддока на длине 22D и перемешивающая кулачковая головка типа «ананас» на конце для улучшения перемешивания и гомогенизации полимеров.
Шнек через планетарный редуктор приводится в действие двигателем переменного тока мощностью 7,5 кВт. Скорость вращения регулируется программируемым частотным инвертором в интервале 0–200 об/мин. Инвертор обеспечивает высокий крутящий момент даже на пониженных скоростях.
Цилиндр экструдера имеет четыре зоны нагрева. Отвод тепла обеспечивает воздушная система охлаждения. Максимальная температура нагрева +300 °С. Ее можно регулировать с помощью цифровых программируемых регуляторов. Положение цилиндра по высоте тоже регулируется в пределах ±50 мм. Опционально экструдер можно укомплектовать высокотемпературным цилиндром с максимальной температурой нагрева +400 °С или биметаллическим цилиндром с повышенной износостойкостью, предназначенным для работы в агрессивных средах
Экструдер укомплектован хромированной фильерой для одновременной экструзии двух стренг. Ее температуру тоже можно регулировать в диапазоне от 0 до +300 °С. Фильера крепится на цилиндре шарнирно, что облегчает ее замену. Перед фильерой установлен фильтр. Его легкую замену можно обеспечить, дополнительно укомплектовав экструдер механизмом замены фильтров.
![Фильера обеспечивает получения филамента нужного диаметра Фильера экструдера](/upload/img/09-02-2022/3.jpg)
Фильера обеспечивает получения филамента нужного диаметра
Для подачи полимера в цилиндр экструдер оснащен бункером из нержавеющей стали с поворотным механизмом, облегчающим загрузку.
В состав линии входит вакуумный калибратор с охлаждающей ванной длиной 4 м. Ванна оснащена системой рециркуляции воды. Для предотвращения появления дефектов в филаменте температура воды с помощью блока нагрева поддерживается на постоянном уровне +45 °С. Положение охлаждающей части ванны можно регулировать для настройки соосности с экструдером.
![Для охлаждения филамента и предотвращения появления дефектов нужен вакуумный калибратор Вакуумный калибратор](/upload/img/09-02-2022/4.jpg)
Для охлаждения филамента и предотвращения появления дефектов нужен вакуумный калибратор
Для поддержания производительности на уровне 15 кг/час линия укомплектована еще одной охлаждающей ванной длиной 2 м с вакуумной системой сушки филамента.
![Еще одна охлаждающая ванна нужна для повышения производительности Оборудование для получения филамента](/upload/img/09-02-2022/5.jpg)
Еще одна охлаждающая ванна нужна для повышения производительности
Высокую скорость протяжки (до 100 м/мин) обеспечивает гусеничный механизм с механической регулировкой усилия прижима лент и возможностью регулирования скорости протяжки.
![Механизм протяжки для получения филамента Оборудование для получения филамента](/upload/img/09-02-2022/6.jpg)
Механизм протяжки для получения филамента
Станция намотки филамента на две катушки обеспечивает скорость намотки до 100 м/мин. Она оборудована счетчиком длины и механизмом автоматической обрезки стренг при достижении заданного показателя. Натяжение филамента при намотке поддерживается автоматически. Вращение каждой из катушек обеспечивают двигатели мощностью 0,25 кВт.
![Станция намотки тоже вносит вклад в общую производительность линии Оборудование для получения филамента](/upload/img/09-02-2022/7.jpg)
Станция намотки тоже вносит вклад в общую производительность линии
Линия укомплектована аккумулятором филамента, позволяющим выполнять замену катушек станции намотки без остановки линии.
![Аккумулятор филамента Оборудование для получения филамента](/upload/img/09-02-2022/8.jpg)
Аккумулятор филамента
Для контроля геометрических параметров филамента используется система лазерного измерения. Она с частотой 600 раз в секунду выполняет замеры диаметра в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью ±0,002 мм. Значение контролируемого показателя выводится на экран дисплея системы измерений.
![Оборудование для контроля геометрических параметров филамента Оборудование для получения филамента](/upload/img/09-02-2022/9.jpg)
Оборудование для контроля геометрических параметров филамента
Опционально линию можно дооснастить компьютерной системой управления работой экструдера. Она позволяет автоматически управлять нагревом цилиндра и фильеры, скоростью вращения шнека, контролировать давление расплава на выходе.
Линия отлично проявила себя при работе с инженерными пластиками. Для получения дополнительной информации об оборудовании, входящем в ее состав, обращайтесь к нашим специалистам.