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May 30, 2023

O vidro mais resistente de todos os tempos

A start-up canadense Fortis3D está lançando dois novos materiais de impressão 3D para uma variedade de aplicações industriais. Acompanhando o lançamento do PA-GF20 e do PK-GF20, o Fortis3D forneceu uma análise detalhada

A start-up canadense Fortis3D está lançando dois novos materiais de impressão 3D para uma variedade de aplicações industriais. Acompanhando o lançamento do PA-GF20 e do PK-GF20, o Fortis3D forneceu uma análise detalhada das características do material de cada filamento para permitir que os engenheiros entendam os pontos fortes e as aplicações adequadas.

Com base na experiência em engenharia de polímeros, a equipe de cientistas e engenheiros do Fortis3D criou filamentos de impressão 3D de poliamida reforçada (PA), ou nylon, e policetona (PK) que são mais fortes do que outros e apresentam menor teor de fibra de vidro.

“Descobrimos que a maioria dos filamentos reforçados com fibra no mercado podem produzir peças relativamente fortes e rígidas, mas não são tão fortes quanto as resinas tradicionais reforçadas com fibra para moldagem por injeção. Também queríamos tornar os materiais de alta resistência acessíveis a mais usuários e não apenas àqueles que possuem máquinas industriais caras. Com ambos os objetivos em mente, desenvolvemos estes dois materiais para serem os mais fortes do mercado e permitirem que até mesmo usuários com impressoras de médio porte produzam peças de alta resistência”, disse Wayne Lam, gerente de negócios da Fortis3D.

Características do PA-GF20 e PK-GF20

Os materiais reforçados com fibra de vidro picado PA-GF20 e PK-GF20 da Fortis3D destinam-se à impressão 3D de componentes funcionais de alto desempenho. Além da resistência mecânica superior, ambos possuem resistência química, a altas temperaturas, ao impacto e ao desgaste, tornando-os duráveis ​​em ambientes severos. Os materiais têm aplicações que vão desde peças de uso final industrial até gabaritos e acessórios.

A maioria dos outros filamentos reforçados com fibra de vidro na indústria usa fibra de vidro moída que é muito curta (100-300 µm) e incorporada em várias resinas. Eles podem ser quebradiços, apesar de terem boa resistência e capacidade de impressão. A fibra de vidro picada é mais longa (3 mm) e oferece resistência muito alta, preservando mais resistência do material plástico de base, mas é mais difícil de incorporar. Ambos os tipos de fibras geralmente se quebram mais durante o processo de composição, resultando em fibras mais curtas no produto final; portanto, devem ser tomadas precauções durante o processamento para minimizar a quebra da fibra.

Dados técnicos sobre materiais de impressão 3D PA-GF20 e PK-GF20

A equipe de desenvolvimento do Fortis3D otimizou as variáveis ​​de carga e processamento de fibra para gerar um dos filamentos de PA reforçados com fibra “mais fortes” do setor, com menor carga de fibra de vidro. A carga reduzida de fibra de vidro melhora a capacidade de impressão, o desgaste dos bicos e o acabamento superficial. Para atingir uma alta resistência à tração de 78MPa mesmo após o condicionamento, um agente de acoplamento químico foi adicionalmente empregado para fortalecer a adesão entre as fibras de vidro e a matriz polimérica.

Em comparação com a moldagem por injeção, isso proporciona uma preservação da resistência à tração de mais de 90% e é mais resistente do que os materiais de náilon reforçados com fibra de carbono e vidro de outras marcas líderes. Em comparação com um filamento PA6GF típico, a absorção de umidade é reduzida em 30% ao empregar um copolímero de náilon semelhante ao SnapPrint PA do Fortis3D. O encordoamento é minimizado mesmo quando o filamento é deixado de fora em condições ambientais, ao contrário de um filamento PA6GF.

Representação gráfica da umidade retida em função do número de dias. Gráfico via Fortis3D.

Policetona (PK) é um terpolímero de propileno, etileno e monóxido de carbono com características semelhantes ao PA12, mas com absorção reduzida de umidade, maior resistência química e ao impacto e atrito e desgaste reduzidos. Também mantém a resistência mecânica após a absorção de umidade, ao contrário dos nylons. Em termos ambientais, a produção de policetona gera até 60% menos CO2 do que a produção de náilon. No entanto, devido ao empenamento excessivo e à ausência de adesão à maioria dos adesivos e materiais de base, é extremamente difícil imprimir de forma independente. Para resolver isso, a equipe de desenvolvimento do Fortis3D criou uma formulação proprietária que reduz drasticamente o empenamento e pode ser compatível com a maioria dos materiais de cama apenas com cola PVA. Fibras de vidro picadas foram adicionadas para maior resistência e rigidez, resultando em um material comparável a outros nylons reforçados com fibra de carbono ou vidro da indústria, sem o perigo de absorção excessiva de umidade. A absorção de umidade é aproximadamente 70% menor em comparação com um filamento PA6GF típico, o que implica que o encordoamento é limitado e a resistência da peça não é afetada após uma semana de condições ambientais.