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用于3D打印的阻燃材料

魔猴君  知識堂   75天前

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根據韋氏詞典的定義,阻燃材料是“經(jīng)過(guò)制造或處理以抵抗燃燒”的材料。換句話(huà)說(shuō),阻燃材料有助于在發(fā)生火災時(shí)維持正常運行,而阻燃材料則可以積極防止火勢蔓延。2022年,這些材料的市場(chǎng)價(jià)值為86.3億歐元,它們被用于家具、紡織品、電子甚至建筑等各個(gè)領(lǐng)域。它們在增材制造領(lǐng)域的重要性也在增加,特別是對于存在火災風(fēng)險的最終零件。市場(chǎng)上有多種解決方案,包括3D打印長(cháng)絲、樹(shù)脂和粉末,我們將在下面的列表中仔細研究這些選項。

一、細絲線(xiàn)材

高性能材料

高性能材料代表了一組能夠承受苛刻環(huán)境的聚合物,無(wú)論是在溫度方面還是機械和化學(xué)應力方面。這些材料具有復雜的熱曲線(xiàn),通常用于工業(yè)應用,主要用于航空航天、汽車(chē)和鐵路領(lǐng)域。它們通常具有固有的阻燃性。

如果我們從屬于PAEK系列的PEEK開(kāi)始,它除了具有很高的機械和化學(xué)耐受性外,還具有較高的可燃溫度。長(cháng)絲形式的PEEK制造商有很多,特別值得一提的是Victrex、Evonik、3DXTech等。我們還可以引用PEKK,這是一種不會(huì )釋放有毒煙霧的阻燃材料。它是一種非常耐磨損和耐液體的聚合物。最后,當我們談?wù)揚EEK和PEKK時(shí),很難不提到PEI(或ULTEM)。熱塑性塑料還具有阻燃性。此外,ULTEM?9085經(jīng)過(guò)低火、低煙、低毒(FST)應用認證,其可燃性等級為UL 94 V-0。

仍然在高性能材料中,PVDF(聚偏二氟乙烯)具有阻燃性。它以其極高的耐化學(xué)性和低摩擦系數而聞名——它在螺母、螺釘等的生產(chǎn)中特別受歡迎。至于增材制造長(cháng)絲制造商,Nanovia和Solvay提供PVDF。

最后,我們可以使用PPSU,它除了具有有趣的熱性能外,還以極強的耐水解、耐水和耐沖擊性而聞名。巴斯夫品牌Forward AM提供用于3D打印的PPSU線(xiàn)材,非常適合航空航天業(yè)。

采用PPSU的3D打印零件(照片來(lái)源:Zortrax)

聚碳酸酯(PC)

聚碳酸酯(PC)是一種因其透明度而引人注目的熱塑性塑料,這就是它被稱(chēng)為類(lèi)似玻璃的材料的原因。除了這一獨特的特性外,它還具有出色的堅固性、抗沖擊性和耐磨性以及高達140°C的機械耐受性。它本身具有阻燃性,并且能夠承受反復的蒸汽滅菌。即使在低至-20°C的溫度下,其電阻仍然很高。聚碳酸酯通常用作多個(gè)領(lǐng)域3D打印的細絲,包括用于原型的制造。它們的應用范圍包括汽車(chē)頭燈、建筑部件、鑄件以及電氣設備半透明外殼的生產(chǎn)。早在1958年,德國拜耳就將工業(yè)聚碳酸酯引入市場(chǎng)。如今,Polymaker、Kimya和UltiMaker等多家制造商都提供這種材料,反映出它在許多工業(yè)和制造領(lǐng)域日益普及和實(shí)用。

照片來(lái)源:3djake

其他阻燃材料

盡管ABS和聚酰胺(尼龍)這兩種流行的熱塑性塑料因其強度和多功能性而廣泛用于3D打印,但它們本身并不阻燃。然而,可以通過(guò)對其進(jìn)行改性并添加某些特定添加劑來(lái)使其具有阻燃性。市場(chǎng)上有阻燃ABS長(cháng)絲,例如3DXTech的Fire FR-ABS,由高品質(zhì)阻燃ABS制成,評級為UL94 V-0,這意味著(zhù)它具有出色的防火性能。這種類(lèi)型的燈絲具有自熄特性,非常適合汽車(chē)或航空航天等領(lǐng)域的應用。同樣,PA Rail Nanovia聚酰胺長(cháng)絲符合不可燃性標準,專(zhuān)為滿(mǎn)足鐵路行業(yè)的要求而設計。該長(cháng)絲由聚酰胺(尼龍)和陶瓷阻燃劑組成,可防止火焰蔓延,確保發(fā)生火災時(shí)的安全性。

照片來(lái)源:Polyfab3D

二、樹(shù)脂阻燃材質(zhì)

Formlabs阻燃樹(shù)脂

阻燃樹(shù)脂是使用SLA(立體光刻)技術(shù)制造自熄部件的有效且廉價(jià)的解決方案。這種樹(shù)脂旨在承受高溫,在發(fā)生火災時(shí)不會(huì )蔓延火焰,為航天、航空、電子和醫藥等受?chē)栏駱藴始s束的行業(yè)提供了解決方案。通過(guò)滿(mǎn)足UL 94 V-0標準,即使在高溫和靠近火源的工業(yè)環(huán)境中,也能保證生產(chǎn)安全可靠的零件。經(jīng)過(guò)80°C 120分鐘的后處理后,這些零件在0.45 MPa下的載荷撓曲溫度為111°C,確保了其長(cháng)期強度和功能。

照片來(lái)源:Formlabs

阻燃材料EPX 86FR

EPX 86FR是由Carbon制造商開(kāi)發(fā)的阻燃樹(shù)脂。它的特點(diǎn)是堅韌和耐用,可在苛刻的環(huán)境中提供可行的解決方案。它具有自熄性能并獲得BlueCard認證,符合最嚴格的消防安全標準。此外,EPX 86FR可有效抵抗高溫、熱沖擊、化學(xué)品和濕度變化,而不會(huì )影響其基本機械性能。這種樹(shù)脂可應用于以韌性、耐火性以及精度和表面質(zhì)量為基本標準的各個(gè)領(lǐng)域。因此,這種材料廣泛應用于工業(yè)、消費品和汽車(chē)行業(yè)。實(shí)際應用示例包括電子外殼和機架、連接器和扎帶的制造。

照片來(lái)源:碳

Cubicure Evolution FR

Cubicure Evolution FR是同類(lèi)產(chǎn)品中第一個(gè)獲得UL94 V0分類(lèi)的產(chǎn)品,使其成為電子和交通等行業(yè)的最佳選擇。這種材料具有卓越的精度和表面質(zhì)量,同時(shí)具有高達80°C的耐熱性。Cubicure Evolution FR可實(shí)現分辨率高達10μm的精確3D打印。作為首款用于樹(shù)脂3D打印的阻燃光聚合物,它代表了備件和功能原型生產(chǎn)的解決方案。其UL94 V0等級保證火焰在短短10秒內自熄,這一特性以前是為擠出和激光粉末床熔融工藝中使用的材料保留的。憑借其無(wú)鹵素成分并符合最嚴格的安全標準,Cubicure Evolution FR被定位為工業(yè)3D打印的首選,特別是在阻燃性至關(guān)重要的應用中。

 

照片來(lái)源:Cubicure

樹(shù)脂3955 HDT280 FST

由樂(lè )泰開(kāi)發(fā)的3955 HDT280 FST阻燃樹(shù)脂具有非常好的物理和表面光潔度性能。作為符合UL94-V0標準的高性能無(wú)鹵材料,它非常適合最苛刻行業(yè)的連接器、夾子、插座、電子外殼和內飾件的增材制造。由于其在垂直燃燒測試中的性能,該樹(shù)脂完全符合FST航空航天標準,從而保證了制造零件的安全性和可靠性。因此,使用這種樹(shù)脂(主要使用工業(yè)DLP技術(shù))3D打印的零件在惡劣的熱環(huán)境中不會(huì )變形。這為其在航空航天和鐵路等領(lǐng)域的使用鋪平了道路。

三、粉末阻燃材質(zhì)

阻燃材料PA 2210 FR

高阻燃聚酰胺PA 2210 FR是一種高性能材料,已通過(guò)UL藍卡認證且符合CS/FAR 25.853標準,適用于多個(gè)行業(yè)的各種應用。這種無(wú)鹵素、因此無(wú)毒的材料具有先進(jìn)的機械性能,拉伸強度為46 MPa,彎曲強度為65 MPa。PA 2210 FR為復雜零件提供了更大的設計自由度,并能夠制造大型部件,而其0.15mm的層厚度確保了復雜細節和精確特征的忠實(shí)再現。其低可燃性使其成為優(yōu)先考慮防火的環(huán)境中的特別相關(guān)選擇,特別是在建筑、運輸、航空航天和電子領(lǐng)域。

 

圖片來(lái)源:Materialise

DuraForm?FR 100阻燃材料

DuraForm?FR 100是3D Systems的一種阻燃熱塑性塑料,是一種為減少燃燒過(guò)程中煙霧產(chǎn)生和有毒副產(chǎn)品而開(kāi)發(fā)的解決方案。該材料符合UL94 V-0標準,符合各種消費類(lèi)應用最嚴格的環(huán)境標準。該材料以粉末形式提供,具有高韌性和良好的抗沖擊性,使其成為3D打印的理想選擇,特別是選擇性激光或SLS燒結。DuraForm?FR 100專(zhuān)為滿(mǎn)足航空航天、汽車(chē)和消費品行業(yè)需要防火和低煙霧毒性的需求而設計。因此,它可用于制造飛機機艙、電器、無(wú)人機和盒子。

 

照片來(lái)源:3D Systems


來(lái)源:3dnatives

本文提到的3D打印材料簡(jiǎn)介

高阻燃性,達到UL94-V0級別,兼具ABS改性材料優(yōu)異的高抗沖擊性和高耐熱性,適用于任何需要阻燃ABS特性等零部件。
   

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