Abbiamo messo sul mercato due nuovi Prusament professionali con proprietà uniche. Inoltre, abbiamo una nuovissima piastra di stampa in PP per facilitare la stampa di materiali in polipropilene. È giunto il momento di dare loro il giusto benvenuto e di dare un’occhiata più da vicino ai Prusament PP Carbon Fiber e PETG Magnetite 40%. Mentre il PP Carbon Fiber è altamente resistente agli agenti chimici, il PETG Magnetite 40% contiene polvere di magnetite, che aggiunge peso e proprietà paramagnetiche.

Prusament PP Carbon Fiber Black 650 g

Per prima cosa, parliamo del PP Carbon Fiber Black. Il PP (polipropilene) in generale è un materiale comunemente utilizzato per gli imballaggi, ritenuto sicuro, resistente e flessibile. Il suo principale vantaggio è l’elevata resistenza a una serie di sostanze chimiche. Il polipropilene puro ha una stabilità dimensionale molto bassa. Se avete mai stampato con questo materiale, potreste aver riscontrato una forte deformazione e un’alta percentuale di errori. Con il Prusament PP Carbon Fiber Black, questi problemi sono affrontati con l’aggiunta di fibre di carbonio. Con queste ultime, il materiale peggiora leggermente l’adesione da layer a layer e diventa più fragile e non flessibile. In altre parole, il PP puro è flessibile, mentre il PP con fibra di carbonio si rompe. Tuttavia, le fibre di carbonio all’interno lo rendono molto facile da stampare, anche con grandi volumi, mantenendo un’eccellente resistenza chimica e migliorando la resistenza alla temperatura.

Stampa facile con la nuova piastra di stampa in PP

Volevamo che il nostro nuovo PP fosse il più facile possibile da stampare. Per questo abbiamo sviluppato una nuovissima piastra in PP, che rappresenta la soluzione migliore per la stampa di materiali a base di polipropilene. Con le normali piastre in PEI, l’adesione superficiale è estremamente bassa e può essere migliorata solo utilizzando accessori aggiuntivi, come il nastro in polipropilene. La preparazione di questo tipo di strato di separazione richiede un po’ di tempo e di abilità, inoltre il nastro lascia della colla sulla superficie di stampa. Con la piastra in PP, è sufficiente scambiare le piastre e sgrassare la superficie con IPA come di consueto. 

La piastra è compatibile con la maggior parte dei filamenti PP, PLA, PETG e flessibili. È disponibile nel nostro e-shop al prezzo di 46,99 USD / 49,90 EUR (IVA inclusa).

Resistenza Chimica

L’elevata resistenza chimica è senza dubbio il più grande vantaggio del Prusament PP Carbon Fiber. Qui di seguito riportiamo un elenco di diverse sostanze chimiche e di come il Prusament PP Carbon Fiber sia in grado di resistere ad esse. È evidente che questo materiale resiste a vari solventi, basi e acidi non ossidati e olii.

Elenco di alcune sostanze chimiche e del loro effetto sul Prusament PP Carbon Fiber. Sistema di classificazione: A = effetto trascurabile, B = assorbimento o attacco limitato, C = assorbimento esteso e/o permeazione rapida, D = attacco esteso. Il campione si dissolve o si disintegra.

Leggero, ma resistente

Il Prusament PP Carbon Fiber Black è molto leggero, ma resistente, il che lo rende adatto all’uso nei campi degli aerei/droni, dove la riduzione del peso è indispensabile.

Prezzo e peso

A causa della minore densità (0,91 g/cm3), si otterranno 340 m di filamento in una bobina da 650 g. Per lo stesso peso di PETG, ad esempio, si ottengono 224,25 m di filamento, tanto per fare un confronto. La bobina da 650 g di PP Carbon Fiber costa 69,99 USD / 74,99 EUR (IVA inclusa).

Esempi di impiego

Il Prusament PP Carbon Fiber è adatto a tutti gli usi in cui la resistenza al calore e agli agenti chimici sono fondamentali. Ad esempio, apparecchiature di laboratorio, serbatoi di olio, coperchi e tappi di contenitori chimici, dosatori di cloro, parti sottoposte a sollecitazioni termiche, parti di aerei RC, ecc.

Serbatoio del liquido dei freni (resistenza a vari prodotti chimici, anche agli oli)	Tappo della tanica (Sostituzione delle parti resistenti alle sostanze chimiche)
Modello di tubo di scarico (esempio di componente visivo ben stampato)	Contenitore resistente alle sostanze chimiche (un altro esempio di componenti resistenti alle sostanze chimiche)
Supporti per fiale (componenti resistenti al calore e alle sostanze chimiche utilizzabili in laboratorio)	Dosatore di cloro per piscina (parte resistente alle sostanze chimiche)

Prusament PETG Magnetite 40% Grey 1 kg

E ora, parliamo di qualcosa di completamente diverso. Ancora una volta abbiamo deciso di creare un materiale nuovo e unico. Un materiale che non si trova da nessun’altra parte. Abbiamo utilizzato il nostro Prusament PETG come polimero legante e lo abbiamo caricato con polvere di magnetite fine, che conferisce al filamento proprietà paramagnetiche, aggiunge ulteriore peso e gli conferisce un attraente colore grigio scuro. 

Abbiamo lavorato duramente per rendere questo materiale facile da stampare e adatto ad applicazioni industriali e scientifiche. I risultati sono molto convincenti: è sufficiente un ugello temprato e si può stampare praticamente tutto ciò che richiede proprietà paramagnetiche. Ad esempio, questo materiale è ideale per creare componenti utilizzati nell’automazione, come interruttori magnetici, potenziometri e sensori a induzione. Detto questo, non è limitato all’uso professionale: è perfettamente adatto anche all’uso hobbistico. Prima di addentrarci nelle proprietà fisiche, è necessario ricordare una cosa: questo filamento non è magnetico di per sé e non può essere utilizzato, ad esempio, per stampare elementi magnetici per il frigorifero. Lo spiegheremo in dettaglio nei paragrafi successivi. E tenetevi forte, è un argomento un po’ tecnico.

Che cos’è la Magnetite

La magnetite pura (formula chimica Fe₃O₄) è un minerale nero ferrimagnetico e uno dei principali minerali di ferro. È nota per il suo utilizzo nella produzione di acciaio, ma è probabile che l’abbiate vista anche in altre applicazioni, come i ferrofluidi o la pulizia dell’acqua da metalli pesanti e microrganismi.

Proprietà fisiche del materiale

Prima di tutto, è importante spiegare cosa significa paramagnetismo. Mentre la magnetite pura è ferrimagnetica, il che significa che il materiale può essere trasformato in un magnete permanente, questo non è esattamente il caso di Prusament PETG Magnetite 40%. Quando è legata al PETG, la polvere di magnetite conferisce all’oggetto stampato in 3D proprietà paramagnetiche. Il paramagnetismo è una forma di magnetismo in cui il materiale stesso non è la fonte originale del campo magnetico, ma può essere attratto dal campo magnetico esterno e formare un campo magnetico interno nella direzione del campo magnetico applicato. In parole povere: la magnetite Prusament PETG non funziona come un magnete, ma è attratta da un campo magnetico, proprio come un pezzo di ferro.

In teoria, il Prusament PETG Magnetite 40% potrebbe essere trasformato in un magnete permanente così come la Magnetite pura. Tuttavia, il PETG, in quanto polimero legante, influisce fortemente sui domini magnetici e impedisce di modificarne l’orientamento, poiché le particelle di magnetite all’interno del modello stampato in 3D sono diffuse in modo non omogeneo. Trasformare l’oggetto stampato in 3D in un magnete permanente richiederebbe quindi un campo magnetico estremamente forte, che potrebbe essere raggiunto solo con attrezzature specializzate in condizioni di laboratorio. L’elevato contenuto di polvere di magnetite conferisce al materiale una maggiore densità. Con 1.82 g/cm³, il materiale è più pesante dell’acqua e può essere utile in varie applicazioni in cui è necessario un peso maggiore. La polvere di magnetite è un materiale altamente abrasivo, quindi per la stampa di questo materiale è necessario un ugello temprato. L’assorbimento di umidità è trascurabile, così come la deformazione: non sono necessarie attrezzature o preparazioni speciali per la stampa di questo Prusament.

Proprietà magnetiche misurate

Abbiamo chiesto al CEITEC (Central European Institute of Technology) di Brno di misurare le proprietà magnetiche delle parti stampate in 3D con Prusament PETG Magnetite 40%. Qui presentiamo i risultati con l’intera procedura di test per una migliore comprensione delle proprietà del materiale. Se non vi interessa conoscere la fisica di questo materiale, saltate pure questo capitolo.

1) Preparazione dell’oggetto di prova

Per il test sono stati stampati due tipi di oggetti: un cubo e un cilindro. Il cubo aveva dimensioni 4x4x4 mm, mentre il cilindro aveva 4 mm di altezza e 2 mm di diametro. Entrambi gli oggetti sono stati stampati con la stampante 3D Original Prusa MK3S+ con le seguenti impostazioni di PrusaSlicer:

• Diametro dell’ugello: 0.25 mm
• Altezza layer: 0.07 mm (ultra detail MK3 preset)
• Perimetri: 3
• Strati inferiori: 8
• Strati superiori: 11
• Temperatura ugello: 250 °C
• Temperatura piano riscaldato: 85 °C primo layer, 90 °C altri layer
• Moltiplicatore di estrusione: 1.04
• Raffreddamento: 30 – 50%

Fig. 1: Oggetti di prova stampati in 3D e orientamento del campo magnetico durante i test

2) Misurazioni

Le proprietà magnetiche degli oggetti di prova stampati in 3D sono state misurate con un magnetometro a campione vibrante (VSM) presso il CEITEC. Gli oggetti sono stati testati sia in posizione orizzontale che verticale, per verificare se gli strati stampati in 3D abbiano un effetto sulle proprietà magnetiche dell’oggetto. 

Fig.2: Dipendenza della densità del flusso magnetico dall’intensità del campo magnetico nei corpi cilindrici testati

3) Risultati e analisi

I risultati delle misurazioni dei nostri oggetti di prova sono presentati nel grafico qui sopra. La sottile curva di isteresi visibile nel grafico è tipica dei magneti morbidi (paramagnetici). I magneti duri (permanenti), invece, darebbero risultati rappresentati come una curva di isteresi con un intervallo più ampio sulla scala dell’intensità del campo magnetico (H). Inoltre, la loro densità di flusso magnetico (induzione magnetica, B) raggiungerebbe decine o centinaia di mT. 
Ora, prima di addentrarci nei risultati, vale la pena di spiegare alcune nozioni di base di cui parleremo: Saturazione di magnetizzazione M_S – uno stato in cui tutti i vettori di tutti i domini magnetici e i loro momenti in un oggetto di prova sono allineati nella direzione di un campo magnetico esterno e la magnetizzazione del materiale non cresce

Dominio magnetico – una regione di atomi all’interno di un materiale magnetico, con origine nel movimento orbitale e nello spin degli elettroni, in cui la magnetizzazione è uniformemente orientata nella direzione di un flusso magnetico.

Rimanenza B_R – l’induzione magnetica residua trattenuta da un materiale durante la sua esposizione a un campo magnetico di intensità zero

Intensità coercitiva H_C – intensità del campo magnetico del materiale in grado di resistere al campo magnetico esterno senza smagnetizzarsi

 Un fattore di permeabilità al vuoto semplificato di 0.0001 N/A² è stato utilizzato per calcolare i risultati. Questo fattore viene regolarmente utilizzato nelle applicazioni ingegneristiche per avvicinarsi ai valori reali delle proprietà magnetiche dei materiali a bassa omogeneità a pressione atmosferica. La magnetizzazione di saturazione del cilindro di posa (posizione verticale z) è pari a 5.564×10^–3 T. La sua intensità coercitiva è in questo caso molto bassa (14.329 kA/m); il campo magnetico del cilindro risultante può essere leggermente commutato (rimagnetizzato). Questi materiali possono essere adatti per applicazioni dinamiche che richiedono frequenti commutazioni del campo magnetico (ad esempio, nei trasformatori). La densità massima di energia dell’oggetto di prova è 1.197 (kJ/m³), equivalente a 0.15 MGOe (mega gauss oersted). Per fare un confronto: i normali magneti in ferrite raggiungono valori (BH)_max tra 0.8 e 5 MGOe, mentre i magneti NdFeB (Neodimio) usati solitamente raggiungono valori tra 25 e 50 MGOe. The differences in the values of standing and laying positions are in this case within standard deviations. I dati mostrano anche che la riduzione della temperatura dell’ugello a 230 °C porta a una diminuzione dell’omogeneità del materiale. La stampa a temperature elevate potrebbe aiutare a collegare la struttura dei domini magnetici della polvere di magnetite all’interno dell’oggetto. 
Inoltre, al CEITEC VUT sono state determinate le proprietà magnetiche dei cubi con un campo magnetico esterno applicato su vari assi (come illustrato nella Fig. 1). È stato rilevato un aumento della densità di flusso magnetico (induzione magnetica) quando il campo magnetico è passato perpendicolarmente alle superfici XZ e YZ, dove erano visibili gli strati stampati in 3D. Mentre la superficie XY (dove era visibile il riempimento solido) non conferma questo fenomeno. Una possibile spiegazione è che i domini magnetici delle superfici XZ e YZ erano più facilmente orientati nella direzione di contatto della deposizione di fusione in un singolo layer, mentre i domini magnetici tra i layer non si connettevano facilmente. I risultati hanno quindi dimostrato che le proprietà magnetiche di un corpo stampato in 3D dipendono dall’orientamento dell’oggetto e dalla configurazione di stampa.

Prezzo e peso

A differenza del già citato PP, questo materiale ha un’alta densità. Ecco perché si ottengono 245 m di filamento su una bobina da 1 kg. Sempre per fare un confronto, lo stesso peso di PETG puro avrebbe 345 m di filamento in lunghezza. Una bobina di Prusament PETG Magnetite 40% costa 47,90 USD / 47,90 EUR (IVA inclusa).

Esempi di utilizzo

Sebbene il materiale sia limitato dal fatto di non essere ferrimagnetico, ha comunque diverse possibilità di utilizzo sia per uso hobbistico che professionale. Per quanto riguarda l’uso professionale, si tratta di vari componenti elettronici utilizzati nell’automazione: interruttori, potenziometri, sensori a induzione, schermature elettromagnetiche, ecc. Nell’uso hobbistico, il materiale può essere utilizzato per vari strumenti che possono essere fissati a un magnete. Un altro uso può essere trovato nell’arte, nel design e nei giocattoli. Oppure, può semplicemente funzionare come peso.

Parti di ferramenta paramagnetiche (tutto ciò che è stampato con PETG Magnetite 40% può essere attaccato a un magnete)	Componenti elettronici (vari sensori a induzione, trasformatori, interruttori, ecc.)
Parti di scatole magnetiche (coperchi e altre parti che richiedono di essere attratte da un magnete)	Arte e design (vari componenti a levitazione magnetica, parti che sfidano la gravità, ecc.)
Puzzle magnetici (Vari tipi di puzzle magnetici, anche pezzi di GeoMag e simili)	Componenti visivi (Il Prusament PETG ha una superficie opaca molto gradevole e una stampabilità complessivamente facile)

Vi piacciono i nostri nuovi filamenti? Se avete qualche idea che possa richiedere la nostra collaborazione, fatecelo sapere. Siamo sempre desiderosi di provare qualcosa di nuovo!

Prusament PETG Magnetite 40% è stato sviluppato e prodotto con il supporto del progetto NCK per la stampa 3D industriale, reg. no. TN02000033, cofinanziato con il sostegno statale dell’Agenzia tecnologica della Repubblica Ceca nell’ambito del programma Centri nazionali di competenza.

Modelli usati: Magnetic UFO di Sevro, Snap-Off Knife 18mm e Snap-Off Knife 9mm di Michal Fanta, Tangram di AnnaV., NBA Airless basketball di PartyLime, Corinthian column di Štístko, earphone case/phone stand di safpep