Creality K2 Plus Combo: 3D-печать инженерными пластиками

Всем привет. С вами компания 3Dtool!

В отличие от потребительской, инженерная 3D-печать ориентирована на создание функциональных прототипов и готовых изделий с высокими эксплуатационными характеристиками. На сегодняшний день прототипирование становится ключевым инструментом современной промышленности, позволяя создавать инновационные продукты и оптимизировать рабочие процессы, но помимо этого аддитивные технологии играют растущую роль непосредственно в производстве, делая возможным экономичное изготовление единичных и мелкосерийных деталей без необходимости в дорогостоящей оснастке, а также значительно расширяя конструкторские возможности за счет производства цельных деталей со сложной геометрией.

Основные преимущества промышленной 3D-печати — сокращение времени разработки и производства, возможность создания изделий со сложными геометрическими формами, минимизация отходов производства, снижение затрат на мелкосерийный выпуск изделий и повышенная точность изготовления.

Аддитивные технологии применяются в автомобилестроении, авиакосмической отрасли, медицине, промышленном прототипировании и создании конечных продуктов с различными механическими и химическими свойствами. Ключевое условие применения FDM 3D-печати в промышленности — возможность использования инженерных материалов, включая тугоплавкие конструкционные термопласты и композиционные материалы.

С таким широким спектром расходных материалов сможет работать отнюдь не каждый 3D-принтер, поэтому профессиональное оборудование для 3D-печати, в отличие от бытовых моделей, в первую очередь рассчитано на непрерывную работу в производственных условиях, обладает улучшенными техническими характеристиками и позволяет создавать изделия из большинства производимых на сегодняшний день филаментов..

    Изделие из PET-CF, напечатанное на 3D-принтере Creality K2 Plus Combo

Основные требования к полупромышленному и промышленному FDM-оборудованию — большой полезный объем, «всеядность», высокотемпературные хотэнды, подогреваемые столика, термостатированные рабочие камеры, отказоустойчивость и простота обслуживания. Наличие дополнительных систем контроля печати и автоматизация — несомненные преимущества. Стоимость таких аддитивных установок может исчисляться в миллионах рублей.

Изделия из PET-CF, PA-CF и PA-GF, напечатанные на 3D-принтере Creality K2 Plus Combo

Creality K2Plus Combo

Компания Creality 3D выпускает не только 3D-принтеры любительского класса, но и профессиональные аддитивные системы, такие как Creality K2 Plus. Эта серия получила термостатированные рабочие камеры с увеличенным до 350х350х350 мм полезным объемом и прогревом до 60°С, высокопроизводительные экструдеры с максимальной температурой хотэндов 350°С и столики с нагревом до 120℃, магнитными креплениями и адгезионным покрытием из полиэфиримида (PEI). 

Creality K2 Plus Combo предназначен не только для быстрого прототипирования, но и производства функциональных деталей, включая изделия сложной геометрической формы и мелкосерийное производства. Система автоматической смены филаментов CFS (Creality Filament System) обеспечивает возможность как цветной 3D-печати, так и построения с использованием опорных материалов. Температуры хотэнда недостаточно для работы с самыми тугоплавкими термопластами, такими как полиэфирэфиркетон (PEEK) или полиэфиримид (PEI, Ultem), но вполне хватает для работы с полиамидами (нейлонами), поликарбонатами и различными композиционными материалами.

Угленаполненный полиамид (PA6+CF30)

В качестве первого теста мы напечатали крыльчатку для мотора и крышку композитом REC UltraX — полиамидом-6, армированным короткими углеродными волокнами. Температура печати составляла 315°C, температура стола — 110°C, камеру пришлось включить на полную мощность с прогревом до 60℃. Обязательно использовать дополнительные адгезионные средства, так как полиамиды характеризуются высокой усадкой, и при недостаточной адгезии модель может оторвать от стола.

3D-печать композитом UltraX (PA6+CF30)

UltraX содержит углеродные волокна с объемной долей 30%. Столь высокое содержание армирующих элементов значительно повышает абразивность и требует использования износостойких стальных сопел. Еще одна примечательная особенность этого материала — электропроводность, обусловленная высокой концентрацией тех же углеродных волокон.

Полиамиды (нейлоны) характеризуются высокой гигроскопичностью и требуют просушивание непосредственно перед 3D-печатью. Оптимальным вариант — просушивание при температуре 90°C в течение шести часов. Если позволяет оборудование, филамент желательно подавать в хотэнд напрямую из сушилки. Просушивание повышает качество изделий, в том числе в плане прочностных характеристик. Правильная подготовка материала — ключевой фактор успешной 3D-печати и достижения желаемого результата.

Стеклонаполненный полипропилен (PP GF)

Полипропилен — материал с очень высокой химической и УФ-стойкостью, но с высокой усадкой, усложняющей работу. По этой причине многие производители добавляют в полипропилен различные наполнители, в основном стекловолокно, помогающие стабилизировать геометрию.

Полипропилен не очень требователен к температурам печати: достаточно температуры сопла от 220 до 245°C и рабочего столика в диапазоне 40-60°C, но с адгезией к столику все сложнее. С обычным стеклом, полиэфиримидными покрытиями и клеями материал практически не схватывается. Решается проблема наклеиванием на столик полипропиленового упаковочного скотча.

Армирование стекловолокном значительно улучшает размерную стабильность материала. Это критически важно при наличии стыкующихся элементов, технических отверстий и посадочных гнезд. PP GF также демонстрирует повышенную жесткость в сравнении с базовым, неармированным полимером, и повышенную теплостойкость с возможностью эксплуатации при температурах до 155°C.

Термопластичные полиуретаны (TPU)

Термопластичные полиуретаны — целое семейство материалов с высокой ударной вязкостью, стойкостью к ультрафиолетовому излучению и сопротивлением маслам, бензинам, щелочам и некоторым кислотам, благодаря чему ТПУ часто используется в производстве различных технических компонентов. 

Полиуретановые филаменты могут значительно отличаться по твердости. Это существенное преимущество, позволяющее подбирать оптимальные материал для решения конкретных задач. Мягкие разновидности полиуретана идеально подходят для создания гибких соединений, уплотняющих прокладок и других эластичных элементов. Более твердые варианты подойдут для защитных корпусов, демпферов и других изделий, где помимо гибкости важны прочность и устойчивость..

Работать с материалом достаточно просто: температура экструзии варьируется в пределах 215-235°C, столика — от 30 до 60°C. В качестве адгезионного средства можно использовать клеи. Как всегда, есть нюансы: ввиду эластичности полиуретан требует тщательной настройки ретракта и лучше всего печатается на низких скоростях, особенно при работе с мягкими вариантами. По той же причине рекомендуется использовать экструдеры с директ-подачей филамента и тщательно настраивать прижим шестерней.

Фото с сайта MakerWorld

Термопластичные полиуретаны часто используются в качестве альтернативы резине. Они обладают рядом преимуществ перед традиционными резиновыми материалами, включая более высокую износостойкость, устойчивость к температурным колебаниям, более длительные сроки эксплуатации и размерную стабильность. Благодаря широкому разнообразию полиуретаны находят применение в различных отраслях — от производства уплотнений и прокладок до изготовления деталей машин и промышленного оборудования.

Угленаполненный акрилонитрилбутадиенстирол (ABS+CF15)

Мы использовали композит FormaX от российской компании REC. Основное преимущество этого филамента— стабильная и простая печать. В отличии от обычного АБС, композит почти не усаживается, обладает повышенными прочностными характеристиками и не менее легко обрабатывается. Материалом одинаково легко печатать как миниатюрные модели, так и объекты во весь рабочий объем 3D-принтера.

Для достижения заявленных характеристик необходимо печатать при температурах хотэндов в диапазон 270-290°C с подогревом столика до 100°C. FormaX хорошо схватывается с полиэфиримидными (PEI) адгезионными покрытиями, также можно использовать клеи.

В качестве тестового образца мы выбрали крышку-кожух для двигателя автомобиля Nissan X-Trail, предварительно оцифровав исходную деталь 3D-сканером Scanform L5. 

Результат превзошел ожидания: изготовленная деталь практически идентична заводскому оригиналу. Среди многочисленных преимуществ угле- и стеклонаполненных композиционных материалов особенно выделяется уникальная фактура поверхностей. Характерная шероховатость материала эффективно скрывает типичную для 3D-печати слоистую структуру, образующуюся в процессе послойного нанесения расплава. Это свойство существенно упрощает производственный процесс, поскольку во многих случаях отпадает необходимость в дополнительной обработке изделий для достижения товарного вида.

Акрилонитрилстиролакрилат (ASA)

АСА — высокопрочный материал с превосходными защитными свойствами. Ключевые характеристики включают отличную механическую прочность и устойчивость к различным внешним воздействиям. Температурная стойкость АСА находится в диапазоне от экстремально низких значений (-40°C) до высоких (90°C), что делает материал пригодным для длительной эксплуатации в самых разных условиях.

Защитные свойства материала проявляются в повышенной в сравнении с АБС стойкости к ультрафиолетовому излучению, а также к воздействию агрессивных сред. Пластик демонстрирует отличную сопротивляемость смазочным материалам, разбавленным кислотам и дизельному топливу, что значительно расширяет возможности применения в промышленности и строительстве.

Параметры 3D-печати АСА практически неотличимы от параметров AБC: температура экструзии должна быть в диапазоне 225-240°C, а температура столика — 90-110°C. При 3D-печати крупных моделей необходимо использовать закрытые камеры.

Печатать таким материалом на Creality K2 Plus во весь полезный объем достаточно проблематично, как и АБС. Причина в высокой усадке: большие модели усаживаются так сильно, что гибкий столик на магнитных крепления может отрывать от платформы. По этой причине желательно использовать не просто закрытые, а термостатированные камеры с активным подогревом, помогающем стабилизировать геометрию во время построения. 

Материал демонстрирует превосходные эксплуатационные характеристики и отлично подходит для производства защитных корпусов, в том числе с эксплуатацией на открытом воздухе, компонентов уличных осветительных систем, автомобильных и авиационных деталей. При 3D-печати деталей со сложной геометрией можно использовать ударопрочный полистирол (HIPS) в качестве растворимого опорного материала с последующим удалением поддержек выдержкой в D-лимонене.

Подводя итоги, выделим основные плюсы. 3D-принтер Creality K2 Plus представляет собой профессиональное решение для работы с инженерными пластиками благодаря высоким техническим характеристикам — максимальной температуре хотэнда 350°C, подогреву камеры до 60°C, подогреву стола до 120°C и полезному объему 350х350х350 мм. Наличие активной системы охлаждения камеры с двумя вентиляторами обеспечивает равномерный обдув деталей, вебкамера с машинным зрением помогает отслеживать сбои в процессе 3D-печати, высокоэффективный хотэнд обеспечивает высокую производительность— до 40 мм³/с при печати ABS с прогревом хотэнда до 280°C.

Единственный минус — возможные проблемы с крупноформатной 3D-печатью полимерами, обладающими высокой усадкой.

Благодаря широкому температурному диапазону и продвинутой системе контроля принтер позволяет получать высококачественные изделия из сложных инженерных материалов с предсказуемыми механическими свойствами. Creality K2 Plus идеально подойдёт для прототипирования промышленных деталей, изготовления мелкосерийных партий, работы с высокотемпературными материалами и производства деталей с повышенными эксплуатационными характеристиками.

При всех своих достоинствах оборудование вполне доступно малому бизнесу и даже энтузиастам: Creality K2 Plus Combo можно приобрести в нашем интернет-магазине за 180 000 рублей. Также мы предлагаем протестировать 3D-принтер и получить подробную консультацию в нашем демонстрационном зале. 

3Dtool — российский дистрибьютор и интегратор 3D-оборудования, станков с ЧПУ и промышленной робототехники.

Связаться с нами можно:

По телефону: 8 (800) 775-86-69

Электронной почте: Sales@3dtool.ru

На нашем сайте: 3dtool.ru

Наши материалы также доступны в Telegram канале, на Dzen и в группе Вконтакте