Wprowadziliśmy na rynek dwa nowe Prusamenty do zastosowań profesjonalnych o wyjątkowych właściwościach. Ponadto mamy zupełnie nową płytę stołu PP do łatwego drukowania materiałów polipropylenowych. Teraz nadszedł czas, aby odpowiednio przedstawić i przyjrzeć się bliżej nowym materiałom: Prusament PP Carbon Fiber oraz PETG Magnetite 40%. Podczas gdy PP Carbon Fiber jest wysoce odporny chemicznie, PETG Magnetite 40% zawiera proszek magnetytowy, który dodaje wagi i właściwości paramagnetycznych.

Prusament PP Carbon Fiber Black 650 g

Najpierw porozmawiajmy o PP Carbon Fiber Black. PP (polipropylen) to materiał powszechnie stosowany w produkcji opakowań, ceniony za bezpieczeństwo, odporność i elastyczność. Jego główną zaletą jest duża odporność na różne chemikalia.

Czysty polipropylen ma bardzo niską stabilność wymiarową. Jeśli kiedykolwiek zdarzyło Ci się drukować ten materiał, być może znasz bardzo silne wypaczanie i wysoki wskaźnik nieudanych wydruków. W Prusamencie PP Carbon Fiber Black, kwestie te zostały rozwiązane poprzez dodanie włókien węglowych. Wraz z nimi materiał uzyskuje nieco gorszą przyczepność warstw i staje się bardziej kruchy oraz podatny na zginanie. Innymi słowy, czysty PP jest odporny na zginanie, podczas gdy PP Carbon Fiber pęka. Włókna węglowe zawarte w filamencie sprawiają jednak, że bardzo łatwo jest go drukować, nawet w dużych modelach, zachowując przy tym doskonałą odporność chemiczną i poprawiając wytrzymałość termiczną.

Łatwe drukowanie na naszej nowej płycie PP

Chcieliśmy, aby nasz nowy PP był jak najłatwiejszy w drukowaniu. Dlatego opracowaliśmy zupełnie nową płytę PP, która jest najlepszym rozwiązaniem do drukowania materiałów na bazie polipropylenu. Przyczepność PP do zwykłych arkuszy PEI jest bardzo niska, a można ją poprawić jedynie za pomocą dodatkowych środków, takich jak taśma polipropylenowa. Przygotowanie takiej warstwy adhezyjnej zajmuje trochę czasu i wymaga pewnych umiejętności, a dodatkowo taśma pozostawia klej na powierzchni. W przypadku płyty PP wystarczy tylko wymienić płyty i jak zwykle odtłuścić powierzchnię za pomocą IPA.

Płyta jest kompatybilna z większością PP, PLA, PETG oraz elastycznymi filamentami. Możesz kupić ją w naszym sklepie internetowym za 239 PLN.

Odporność chemiczna

Wysoka odporność chemiczna jest bez wątpienia największą zaletą Prusamentu PP Carbon Fiber. Poniżej znajduje się lista kilku substancji chemicznych i odporności Prusamentu PP Carbon Fiber na ich działanie. Wyraźnie widać, że materiał ten jest odporny na różne rozpuszczalniki, nieutlenione zasady i kwasy oraz oleje.

Lista niektórych substancji chemicznych i ich wpływ na Prusament PP Carbon Fiber. System oceny: A = znikomy wpływ, B = ograniczona absorpcja lub atak, C = rozległa absorpcja i/lub szybkie przenikanie, D = rozległy atak. Próbka rozpuszcza się lub rozpada.

Lekki, ale wytrzymały

Prusament PP Carbon Fiber Black jest bardzo lekki, a jednocześnie wytrzymały, co sprawia, że nadaje się do stosowania w samolotach/dronach, gdzie redukcja wagi jest koniecznością.

Cena i waga

Ze względu na niższą gęstość (0,91 g/cm³), jedna szpula o wadze 650 g to 340 m filamentu. Dla porównania, w przypadku PETG o tej samej wadze otrzymamy 224,25 m filamentu. Szpula 650 g PP Carbon Fiber kosztuje 319 PLN).

Przykłady użycia

Prusament PP Carbon Fiber nadaje się do każdego zastosowania, gdzie wymagana jest odporność termiczna i chemiczna. Na przykład sprzęt laboratoryjny, zbiorniki na olej, pokrywy i nakrętki kanistrów na chemikalia, dozowniki chloru, części narażone na wysoką temperaturę, części samolotów RC itp.

Zbiornik płynu hamulcowego (odporność na różne chemikalia, nawet oleje)	Pokrywa kanistra (zastępowanie części odpornych na chemikalia)
Modele rur wydechowych (przykład dobrze wydrukowanego elementu wizualnego)	Pojemnik chemicznie odporny (kolejny przykład komponentu odpornego chemicznie)
Stojaki na fiolki (odporne na wysoką temperaturę i chemikalia części do użytku w laboratorium)	Dozownik chloru do basenu (część odporna na chemikalia)

Prusament PETG Magnetite 40% Grey 1 kg

A teraz coś zupełnie innego. Po raz kolejny postanowiliśmy stworzyć nowy, unikalny materiał. Materiał, którego nie można znaleźć nigdzie indziej. Użyliśmy naszego Prusamentu PETG jako polimeru wiążącego i wypełniliśmy go drobnym proszkiem magnetytowym, który nadaje filamentowi właściwości paramagnetyczne, zwiększa jego wagę i nadaje mu atrakcyjny ciemnoszary kolor.

Ciężko pracowaliśmy, aby materiał ten był zarówno łatwy w druku, jak i odpowiedni do zastosowań przemysłowych i naukowych. Rezultaty są bardzo przekonujące – wszystko czego potrzebujesz to utwardzona dysza i już możesz drukować praktycznie wszystko, co wymaga właściwości paramagnetycznych. Materiał ten jest idealny do tworzenia komponentów wykorzystywanych w automatyce, takich jak przełączniki magnetyczne, potencjometry i czujniki indukcyjne. Niemniej jednak, nie ogranicza się on do zastosowań profesjonalnych – doskonale nadaje się również do użytku hobbystycznego. Zanim zagłębimy się we właściwości fizyczne, musimy wspomnieć o jednej rzeczy: ten filament nie jest magnetyczny sam w sobie, więc nie można z niego wydrukować np. magnesów na lodówkę. Wyjaśnimy to szczegółowo w kolejnych rozdziałach. Przygotuj się, będzie trochę technicznie.

Czym jest magnetyt

Czysty magnetyt (wzór chemiczny Fe₃O₄) to czarny minerał ferromagnetyczny i jedna z głównych rud żelaza. Znany jest z zastosowania w produkcji stali, ale można go zauważyć również w innych zastosowaniach, takich jak ferrofluidy lub oczyszczanie wody z metali ciężkich i mikroorganizmów.

Właściwości fizyczne materiału

Przede wszystkim należy wyjaśnić, co oznacza paramagnetyzm. Podczas gdy czysty magnetyt jest ferromagnetyczny, co oznacza, że można go przekształcić w magnes trwały, to nie jest tak w przypadku Prusamentu PETG Magnetite 40%. Po związaniu w PETG, proszek magnetytowy nadaje wydrukowanemu obiektowi 3D właściwości paramagnetyczne. Paramagnetyzm to forma magnetyzmu, w której sam materiał nie jest pierwotnym źródłem pola magnetycznego, ale może być przyciągany przez zewnętrzne pole magnetyczne, a następnie tworzyć wewnętrzne pole magnetyczne, które jest zgodne z kierunkiem przyłożonego pola. Mówiąc prościej: Prusament PETG Magnetite nie działa jak magnes, ale jest przyciągany przez pole magnetyczne, podobnie jak kawałek żelaza (tylko odrobinę słabiej).

W teorii, Prusament PETG Magnetite 40% można przekształcić w magnes trwały, podobnie jak czysty magnetyt. Jednak PETG, jako polimer wiążący, silnie wpływa na domeny magnetyczne i zapobiega zmianie ich kierunku, ponieważ cząsteczki magnetytu wewnątrz modelu wydrukowanego w 3D są rozprowadzane niejednorodnie. Przekształcenie wydruku 3D w magnes trwały wymagałoby zatem niezwykle silnego pola magnetycznego, które można osiągnąć jedynie przy użyciu specjalistycznego sprzętu w warunkach laboratoryjnych.
Wysoka zawartość proszku magnetytowego nadaje materiałowi wyższą gęstość. Przy 1,82 g/cm³, materiał jest cięższy od wody i może być pomocny w różnych zastosowaniach, w których wymagana jest dodatkowa masa.
Proszek magnetytowy jest materiałem wysoce ściernym, więc jego drukowanie wymaga dyszy utwardzonej. Wchłanianie wilgoci jest znikome, podobnie jak wypaczanie: do drukowania tego Prusamentu nie jest potrzebny żaden specjalny sprzęt ani preparaty adhezyjne.

Zmierzone właściwości magnetyczne

Poprosiliśmy CEITEC (Central European Institute of Technology, czyli Środkowoeuropejski Instytut Technologii) z Brna o zmierzenie właściwości magnetycznych części wydrukowanych w 3D z Prusamentu PETG Magnetite 40%. Poniżej przedstawiamy wyniki wraz z całą procedurą testową dla lepszego zrozumienia właściwości materiału. Jeśli nie chcesz poznawać fizyki stojącej za tym materiałem, możesz pominąć ten rozdział.

1) Przygotowanie obiektu testowego

Do testu przygotowaliśmy dwa rodzaje wydruków: sześcian i cylinder. Sześcian miał wymiary 4x4x4 mm, a cylinder 4 mm wysokości i 2 mm średnicy. Oba obiekty zostały wydrukowane przy użyciu drukarki 3D Original Prusa MK3S+ z następującymi ustawieniami w PrusaSlicerze:

• Średnica dyszy: 0.25 mm
• Wysokość warstwy: 0.07 mm (profil Ultra Detail MK3)
• Obrysy: 3
• Dolne warstwy: 8
• Górne warstwy: 11
• Temperatura dyszy: 250 °C
• Temperatura stołu: 85°C pierwsza warstwa, 90°C kolejne
• Współczynnik ekstruzji: 1,04
• Chłodzenie: 30–50%

Rys. 1: Obiekty testowe wydrukowane w 3D i orientacja pola magnetycznego podczas testów

2) Pomiary

Właściwości magnetyczne testowych wydruków 3D zostały zmierzone za pomocą magnetometru wibracyjnego w CEITEC. Obiekty zostały przetestowane zarówno w pozycji poziomej, jak i pionowej, aby określić, czy istnieje jakikolwiek wpływ warstw na właściwości magnetyczne obiektu.

Rys. 2: Zależność gęstości strumienia magnetycznego od natężenia pola magnetycznego w badanych cylindrach

3) Wyniki i dyskusja

Wyniki pomiarów naszych obiektów testowych prezentujemy na powyższym wykresie. Widoczna na wykresie cienka krzywa histerezy jest typowa dla magnesów miękkich (paramagnetyków). Z kolei magnesy twarde (trwałe) dałyby wyniki przedstawione jako krzywa histerezy o szerszej rozpiętości na skali natężenia pola magnetycznego (H). Ponadto ich gęstość strumienia magnetycznego (indukcja magnetyczna, B) osiągałaby dziesiątki lub setki mT.
Zanim zajmiemy się analizą wyników, warto wyjaśnić kilka podstawowych pojęć, o których będziemy mówić:
Indukcja nasycenia M_S – stan, w którym wszystkie wektory wszystkich domen magnetycznych i ich momenty pędu w badanym obiekcie są wyrównane w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego, a namagnesowanie materiału nie rośnie
Domena magnetyczna – obszar atomów w materiale magnetycznym, pochodzący z ruchu orbitalnego i spinu elektronów, w którym namagnesowanie jest równomiernie zorientowane w kierunku strumienia magnetycznego
Remanencja B_R – szczątkowa indukcja magnetyczna zatrzymywana przez materiał podczas ekspozycji na zerowe natężenie pola magnetycznego
Natężenie koercji H_C – natężenie pola magnetycznego materiału zdolnego do wytrzymania zewnętrznego pola magnetycznego bez rozmagnesowania

Do obliczenia wyników wykorzystano uproszczony współczynnik przenikalności próżni wynoszący 0,0001 N/A². Współczynnik ten jest regularnie używany w zastosowaniach inżynieryjnych, aby zbliżyć się do rzeczywistych wartości właściwości magnetycznych materiałów o niskiej jednorodności pod ciśnieniem atmosferycznym. Indukcja nasycenia cylindra leżącego (kierunek osi Z ustawiony poziomo) wynosi 5,564×10^-3 T. Natężenie koercji jest w tym przypadku bardzo niskie (14,329 kA/m); orientacja powstałego pola magnetycznego cylindra może być częściowo odwracana (przebiegunowana). Takie materiały mogą być odpowiednie do dynamicznych zastosowań wymagających częstego przełączania pola magnetycznego (na przykład w transformatorach). Maksymalna gęstość energii obiektu testowego wynosi 1,197 (kJ/m³), co odpowiada 0,15 MGOe. Dla porównania: zwykłe magnesy ferrytowe osiągają (BH)_max wartości od 0,8 do 5 MGOe, podczas gdy często używane magnesy NdFeB osiągają od 25 do 50 MGOe. Różnice w wartościach pozycji stojącej i leżącej mieszczą się w tym przypadku w granicach odchyleń standardowych. Dane pokazują również, że obniżenie temperatury dyszy do 230°C prowadzi do zmniejszenia jednorodności materiału. Drukowanie w podwyższonej temperaturze może pomóc w połączeniu struktury domen magnetycznych proszku magnetytowego wewnątrz obiektu.
Ponadto właściwości magnetyczne sześcianów z zewnętrznym polem magnetycznym przyłożonym w różnych osiach zostały określone w CEITEC VUT (jak pokazano na rys. 1). Wykryto wzrost gęstości strumienia magnetycznego (indukcji magnetycznej), gdy pole magnetyczne przechodziło prostopadle do powierzchni XZ i YZ, gdzie widoczne były warstwy wydrukowane w 3D. Natomiast powierzchnia XY (widoczne było wypełnienie zwarte) nie wykazuje tego zjawiska. Możliwym wyjaśnieniem jest to, że domeny magnetyczne powierzchni XZ i YZ były łatwiej orientowane w kierunku styku osadzania stopionego materiału w pojedynczej warstwie, podczas gdy domeny magnetyczne między warstwami nie łączyły się łatwo. Wyniki pokazały zatem, że właściwości magnetyczne bryły wydrukowanej w 3D zależą od orientacji obiektu i konfiguracji druku.

Cena i waga

W przeciwieństwie do wcześniej wspomnianego PP, materiał ten ma wysoką gęstość. Dlatego na jednej szpuli o wadze 1 kg otrzymasz 245 m filamentu. Ponownie, aby to porównać, czysty PETG o tej samej wadze miałby 345 m długości. Jedna szpula Prusamentu PETG Magnetite 40% kosztuje 239 PLN.

Przykładowe zastosowanie

Ponownie, materiał jest paramagnetyczny (nie ferromagnetyczny) dzięki zawartemu w nim proszkowi magnetytowemu. Być może nie przywiera on do magnesu tak mocno jak kawałek żelaza, ale mimo to ma kilka interesujących zastosowań zarówno hobbystycznych, jak i profesjonalnych. W zastosowaniach profesjonalnych można drukować różne komponenty elektroniczne stosowane w automatyzacji: przełączniki, potencjometry, czujniki indukcyjne, ekranowanie elektromagnetyczne itp. W zastosowaniach hobbystycznych materiał może być wykorzystywany do różnych narzędzi mocowanych magnetycznie. Inne zastosowanie można znaleźć w sztuce, wzornictwie i zabawkach. Może też po prostu służyć jako obciążnik.

Paramagnetyczne komponenty (każdy wydruk z PETG Magnetite 40% może być mocowany magnetycznie)	Części elektroniczne (różne czujniki indukcyjne, transformatory, przełączniki itp.)
Części pojemników magnetycznych (pokrywy i inne części, które powinny być przyciągane przez magnes)	Sztuka i design (Różne elementy lewitujące przez magnetyzm, części przeczące grawitacji itp.)
Puzzle magnetyczne (różnego rodzaju układanki magnetyczne, nawet kawałki GeoMag i podobne.)	Elementy estetyczne (PETG Prusament ma bardzo ładną matową powierzchnię i ogólnie łatwo się go drukuje)

Jak podobają Ci się nasze nowe filamenty? Jeśli masz jakieś pomysły, które mogą wiązać się ze współpracą z nami, daj nam znać. Zawsze chętnie wypróbujemy coś nowego!
Prusament PETG Magnetite 40% został opracowany i wyprodukowany przy wsparciu projektu NCK dla przemysłowego druku 3D, nr rej. TN02000033, współfinansowanego przez Agencję Technologiczną Republiki Czeskiej w ramach programu National Centres of Competence.
Przedstawione modele: Magnetic UFO od Sevro, Snap-Off Knife 18mm oraz Snap-Off Knife 9mm od Michal Fanta, Tangram od AnnaV., NBA Airless basketball od PartyLime, Corinthian column od Štístko, earphone case/phone stand od safpep