Что такое суперпластики и где они применяются

Бытует мнение, что пластик нельзя использовать при высоких температурах. Однако, существуют суперпластики, которые не только опровергают эту теорию, но и становятся альтернативой традиционным материалам.

Несколько десятилетий назад используемые термопласты обещали стать недорогой альтернативой, если не заменой, металлу, дереву или стеклу.

И ничего удивительного, ведь они могут выдержать до 300°C в непрерывной рабочей температуре без ущерба для их механических свойств.

Такие пластики просто необходимы для производственных процессов. Здесь совершенно не подойдет плывущий при не сильно высокой температуре PLA и прекрасно горящий ABS. Только из инженерного пластика можно напечатать не просто сувениры, а детали различных приборов и механизмов.

Ключевые характеристики:

• более высокая ударная прочность и устойчивость к разрушению
• нечувствительны к топливным жидкостям, химическому воздействию и, нечувствительны к влажности
• обладают высокими характеристиками по пожаробезопасности, задымлению и токсичности

Первое, что приходит на ум - космос. Нет, распечатать из пластика ракетный двигатель пока не получится, термостойкость даже близко не та, но для различных деталей вокруг он подойдет идеально. Пример — Stratasys и «климат-контроль» ракет Atlas V. 16 печатных деталей вместо 140 металлических — быстрее, легче, дешевле. И это не теоретический проект, это уже летало в космос.

Следующий пример — авиация. Разумеется, основная задача - снижение массы конструкций. Применяется в авиастроении и прямая печать металлами, когда речь идет уже о компонентах двигателей или деталях каркаса фюзеляжа, но менее нагруженные конструктивные элементы, такие как вентиляция салона и элементы интерьера, лучше делать из пластика.

Сегодня порядка 1000 деталей для авиалайнера Airbus A380, который весит больше 2,5 тонн, производится из композитов с PPS матрицей. Этот высококачественный композитный материал используется в наружных частях самолёта, например, в передних кромках крыла или в нервюрах и крепежных элементах, которые укрепляют фюзеляж. Применение во внутренних конструкциях включает поясничную опору, изготовленную из упрочненных углепластиков и встроенную в спинку кресла. Она весит всего 150 грамм, тогда как аналогичная опора из алюминия весит 280 грамм – почти в два раза больше.

Да и в более “земных” сферах инженерные пластики просто необходимы. Стойкость к агрессивной химии и повышенной температуре, возможность создания недоступных для классических методов структур. При этом — более низкая цена, в сравнении с металлической печатью. Напечатанные изделия используются в медицине, нефтегазовой отрасли, химической промышленности. Как пример — выполненный для иллюстрации в разрезе смешивающий блок со сложной канальной структурой.

Полиэфирэфиркетон (PEEK)

PEEK - это кристаллический полимер, который имеет хорошую термическую стабильность благодаря своей высокой температуре плавления (300°C). Пластик самозатухающий, термостойкий, химически инертный. Из PEEK производится медицинское оборудование и импланты, стойкость к истиранию позволяет печатать из него детали механизмов.

Полифенилсульфон, PPSF/PPSU

PPSU имеет «огнестойкий состав», нетоксичен и имеет низкий уровень выделения вредных газообразных веществ при воздействии открытого пламени, обладает низкой собственной способностью к возгоранию, самозатухает.

Один из пластиков, детали из которого можно стерилизовать гамма-лучами, перегретым паром, оксидом этилена или горячим воздухом.

В последнее время все большее распространение получают фитинги PPSU для систем водоснабжения.

Полиэфиримид (PEI)

Он же — Ultem. PEI представляет собой аморфный полимер, который проявляет стойкость к высоким температурам, сопротивление ползучести, ударную вязкость и жесткость. PEI широко используется в медицинской и электротехнической промышленности из-за его негорючести, радиационной стойкости, гидролитической стабильности и простоты обработки.

Как видите, пластики уже могут заменить металлы. Таким образом, для технологии 3D-печати не существует границ. Количество и разнообразие пластиков увеличивается с каждым годом и это позволяет расширять спектр изделий, которые можно печатать на 3D-принтере.