Filamenty w czasach kryzysu I: ujęcie mikroskalowe 0
Filamenty w czasach kryzysu I: ujęcie mikroskalowe

Nastały niespokojne czasy - nikt nie jest w stanie temu twierdzeniu zaprzeczyć. Kryzys to pojęcie, które obecnie opisuje zachodzące od dłuższego czasu metamorfozy współczesnego nam świata. Odnieść należy go do ogółu destrukcyjnych zjawisk - nie tylko tych bieżących - jakie przetaczają się przez ziemski glob niczym potężny, masywny, niszczący niemal wszystko na swej drodze walec. Kryzys może dotknąć sfery ludzkiego życia bezpośrednio lub pośrednio. Jego forma miewa charakter różnoraki. Zakres sytuacji kryzysowej również bywa zróżnicowany. Może urosnąć on do rangi globalnego wydarzenia. Bywać będzie jednak także zjawiskiem lokalnym. Nasuwa się pytanie: Czy druk 3D bywa pomocny w radzeniu sobie z wybranymi sytuacjami, które powiązane są (mniej lub bardziej) z pojęciem, jakie stanowi kryzys? Potencjał drzemiący w urządzeniu drukującym wystarczy połączyć z własnymi pokładami kreatywności, dzięki czemu możliwe będzie wytworzenie trójwymiarowych obiektów potencjalnie pomocnych w walce ze zjawiskami, które mają charakter kryzysowy. Zanim jednak nastąpi ciąg dalszy artykułu, przyjmijmy założenie, iż jego motyw przewodni rozważony zostanie w kontekście techniki Fused Deposition Modelling. Jak wiadomo surowcem, z którego powstają obiekty 3D tworzone w myśl zasad, jakimi rządzi się ta metoda, są filamenty. Czy z tworzyw tych da się wyprodukować przedmioty przydatne w sytuacjach kryzysowych? Okazuje się, iż jest to możliwe. Wszystko zależy jednak od rodzaju filamentu, z jakiego dany obiekt 3D zostanie wykonany.

FDM i filamenty - krótkie objaśnienie pojęć

Technika Fused Deposition Modelling, FDM, polega na przyrostowym (addytywnym) tworzeniu obiektów trójwymiarowych z odpowiednio przetwarzanych termicznie materiałów termoplastycznych. Owymi termoplastami są oczywiście polimery. Muszą one jednak występować w odpowiedniej postaci, tj. takiej, w której możliwe będzie zaaplikowanie ich drukarce 3D. Taką łatwo przyswajalną przez urządzenie drukujące formą termoplastu jest filament. To właśnie jego bazowy składnik stanowi polimer, który determinuje podstawowe własności fizykochemiczne materiału do druku 3D metodą FDM. Niemniej istotne są jednak substancje dodatkowe - będące dopełnieniem receptury filamentu. Czasem będą to jedynie odpowiednie pigmenty determinujące barwę tworzywa. Bardzo często jednak bazowy składnik materiału uzupełnia się dodatkiem (mniejszym lub więszym) surowca, dzięki któremu poprawiają się wytrzymałościowe parametry filamentu jako całości lub zyskuje on dodatkowe, unikatowe własności. To właśnie tego rodzaju cechy okazać mogą się niesamowicie przydatne, gdy użytkownik drukarki 3D chce wykonać wydruk przydatny w potencjalnie trudnej, kryzysowej sytuacji. Uszczelki, obudowy do sprzętu elektronicznego, zębatki - to zaledwie kropla w morzu możliwych do utworzenia przedmiotów z umiejętnie dobranych tworzyw, które powstały z myślą o druku przestrzennym. Dzięki drukarce 3D tego rodzaju obiekty można bez większych problemów wytworzyć. Wielu z Was stwierdzi zapewne: Ale przecież jest to nieopłacalne. Takie obiekty można dostać w odpowiednim sklepie. Ze stwierdzeniem takim nietrudno się nie zgodzić. Warto jednak pamiętać, iż nie zawsze jest ono prawdziwe. Nie zawsze obiekt, którego potrzebuje dana osoba, będzie łatwo dostępny. Wówczas z pomocą strapionemu człowiekowi przychodzi drukarka 3D.

Narzędzie wydrukowane z filamentu PA12+GF15

 Narzędzie, które wydrukowane zostało z nylonowego filamentu PA12+GF15. Poliamid domieszkowano włóknem szklanym. Za produkcję tworzywa odpowiada Fiberlogy. (©Fiberlogy)

Filamenty klasy V0, czyli gdy niepalność ma duże znaczenie

Pożar to wybitnie niepożądane zjawisko - trudno temu zaprzeczyć. Do jego wzniecenia wystarczy drobna, pojedyncza iskra. Straty materialne spowodowane pożarami bywają ogromne. Niezwykle ważne jest zatem odpowiednie zabezpieczenie obiektów mogących go wywołać. Wiele z nich nabyć można w odpowiednich sklepach. Nie zawsze jednak jego znalezienie będzie proste. Czasem obiekt mający stanowić formę ochrony przeciwpożarowej musi być spersonalizowany - dopasowany indywidualnie. Wówczas zbawienne okaże się posiadanie drukarki 3D. Uprzednio zaprojektowany model pożądanego obiektu wystarczy wówczas wydrukować, pamiętając jednak o wyborze odpowiedniego filamentu. Istnieją tworzywa do druku 3D metodą FDM, które cechują się małopalnością lub niepalnością. Zalicza się je do materiałów klasy V0 zgodnie z normą UL-94. Wzbogacono je dodatkiem antypirenu - uniepalniacza. Produkuje je wiele firm specjalizujących się w tworzeniu filamentów. Są nimi m.in. ROSA 3D Filaments oraz Noctuo. W ofercie każdej z nich znajduje się tworzywo, którego podstawowy składnik stanowi terpolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy, czyli ABS. Nazwa tworzywa oferowanego przez firmę ROSA 3D Filaments to ABS V0 FR. Niepalny (lub też małopalny) materiał, za wyprodukowaniem którego stoi Noctuo, określono z kolei mianem filamentu ABS V0. Firma nr 2 stworzyła jeszcze jedno tworzywo do druku 3D, które zalicza się do surowców klasy V0. Jest nim filament, którego bazowy składnik stanowi wysokoudarny polistyren - HIPS. Wszystkie z wymienionych do tej pory materiałów cechują się małopalnością lub niepalnością - to oczywiste. Są to ponadto tworzywa wytrzymałe mechanicznie. Wytwarzać można z nich m.in. elementy mające styczność z szeroko rozumianą elektroniką, w tym obudowy oraz gniazdka.

Gniazdko elektryczne wykonane z filamentu ABS FR V0

 Gniazdko elektryczne, które wydrukowane zostało z filamentu ABS V0 FR. Wzbogacony został on uniepalniaczem, dzięki czemu stał się on tworzywem klasy V0. (©ROSA 3D Filaments)

Filamenty ESD, czyli tworzywa o własnościach antystatycznych

Elektroniczne układy bywają bardzo wrażliwe na działanie wyładowań elektrostatycznych. Forma tychże zjawisk bywa różnorodna. Wyładowanie elektrostatyczne może przyjąć kształt spektakularnej błyskawicy. Do tego rodzaju zjawisk zalicza się jednak również niewielkie, czasem wręcz niedostrzegalne ludzkim okiem iskry. Skutek zajścia takich zjawisk bywa destrukcyjny. Doprowadzić mogą one do zniszczenia delikatnych układów elektronicznych. Ochronne elementy elektroniki z czasem tracą swą żywotność. Użytkowane wiele lat komponenty mają coraz mniejsze i mniejsze własności chroniące elektronikę przed zjawiskami ESD. Odpowiednie obudowy dla elektroniki nie zawsze są łatwo dostępne. Wynika to z różnych czynników np. braku wsparcia producenta dla nienowego sprzętu. Zdarza się więc, iż trzeba wytworzyć unikatowy komponent ochronny - taki stworzony z myślą o konkretnym układzie. Może on zostać wykonany dzięki drukarce 3D. Ważny jest jednak dobór surowca, z jakiego obudowa zostanie wydrukowana. Musi być ona niewrażliwa na działanie wyładowań elektrostatycznych. Warunek ten spełniają filamenty ESD. Mają one własności antystatyczne - są w stanie rozproszyć ładunek elektrostatyczny, który nagromadzi się na określonej powierzchni. Materiały tego rodzaju produkuje m.in. Fiberlogy. Stworzyła ona dwa filamenty o bardzo dobrych właściwościach antystatycznych. Są nimi ESD ABS oraz ESD PET-G. Wykonywać z nich można elementy ochronne dla elektroniki, co wynika z ich odporności na działanie wyładowań elektrostatycznych. Każdy ze wspomnianych filamentów jest także wytrzymały mechanicznie, chemicznie i termicznie, co przekłada się na dużą żywotność wykonanych z nich obiektów trójwymiarowych.

Obudowa wykonana z filamentu ESD ABS

Obudowę na powyższej fotografii utworzono z materiału, jakim jest filament ESD ABS. Cechuje się on bardzo dobrymi własnościami antystatycznymi. (©Fiberlogy)

PA6, PA6/66 i PA12, czyli filamenty nylonowe

Elementy maszyn - w tym łożyska ślizgowe oraz koła zębate - zużywają się relatywnie szybko, na co niebagatelny wpływ mają m.in. siły tarcia. Co zatem zrobić można w przypadku stracenia przez nie swych pierwotnych cech? Zakup części zamiennych to niejedyna metoda rozwiązania problemu. Elementy takie można bowiem także wydrukować. Powód? Części zamienne dostępne w sklepach nie zawsze posiadać wszystkie cechy, jakimi substytut elementu pierwotnego musi się charakteryzować. Czasem także wymagany zamiennik może zostać wycofany ze sprzedaży. Przed rozpoczęciem procesu druku takiego komponentu należy oczywiście zaopatrzyć się w odpowiedni filament. Surowiec budulcowy musi być trwały. Na trwałość materiału składa się wiele różnych czynników, spośród których najistotniejszą rolę odgrywają wytrzymałościowe parametry tworzywa. Budulec nie może łatwo ulegać wpływowi sił tarcia. Duża udarność to także cecha, którą materiał powinien się cechować. Stanowi ona odporność tworzywa na działanie dynamicznych obciążeń. Dobrym przykładem takiego oddziaływania jest uderzenie. Duża odporność termiczna stanowić będzie kolejny, ważny atut tworzywa. Nie inaczej będzie z wysokim poziomem odporności filamentu na szerokie spektrum substancji chemicznych. Wszystkie wymienione dotychczas zalety posiadają filamenty, których bazowym składnikiem jest nylon (poliamid). Występuje on w kilku różnych odmianach. Są to PA6, PA6/66 oraz PA12. Filamenty oparte na poliamidzie PA6 produkuje Spectrum Filaments. Wchodzą one w skład linii Spectrum Industrial, czyli serii materiałów przygotowanych z myślą o szeroko rozumianym przemyśle. Wśród nylonowych filamentów wspomnianej firmy znajdują się: PA6 Low Warp, PA6 Neat, PA6 GK10 (wzbogacony szklanymi mikrosferami) oraz PA6 CF15 (zawierający włókna węglowe). Materiały zawierające nylon PA6/66 produkuje z kolei F3D Filament. Z kolei poliamid PA12 obecny jest w nylonowych filamentach firmy Fiberlogy. Są to materiały następujące: Nylon PA12 (tworzywo dostępne w różnych wariantach barwnych), PA12+CF (wzbogacony włóknami węglowymi) oraz PA12+GF15 (zawierający włókno szklana). Każdy z wymienionych filamentów nylonowych cechuje się wysoką trwałością. Przekłada się to na dużą żywotność wykonanych z nich obiektów trójwymiarowych.

Zębatka wydrukowana z filamentu PA12

 Koło zębate wydrukowane z nylonowego tworzywa PA12 firmy Fiberlogy. (©Fiberlogy)

Koniec... Części I

Druk 3D bywa pomocny w sytuacja, które nazwać można mniej lub bardziej trudnymi, kryzysowymi - to oczywiste. Temat sam w sobie jest niesamowicie intrygujący i z pewnością nie został wyczerpany. Pierwsza część serii poświęcona została aspektom powiązanym z elektroniką i mechaniką. O czym zatem będzie artykuł nr 2? Zahaczy on w dużym stopniu o tematy niekoniecznie związane z wytworami człowieka, aczkolwiek ściśle będzie z ludzkością powiązany. Brzmi intrygująco, prawda?

Komentarze do wpisu (0)

Informacja w stopce
Menu Szukaj Menu więcej
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl