Ученые-синхротронщики испытали 3D-печатные детали из ПЭЭК

Сотрудники британского ускорительного комплекса Diamond Light Source опубликовали исследование напечатанных на 3D-принтерах полимерных деталей на предмет соответствия допускам и требованиям по газонепроницаемости.

Как пишет 3dtoday.ru, ученые ведущего британского ускорительного центра, в настоящее время работающие над экспериментальной установкой VMXm, решили опробовать аддитивные технологии в производстве деталей для нового оборудования. Детали печатались на заказ, а исследователи поделились результатами испытаний и эксплуатации. В первую очередь их интересовали соответствие 3D-печатных компонентов заданной геометрии и газопроницаемость, ведь для работы необходимо поддерживать разряженную атмосферу, близкую к сверхвысокому и экстремальному вакууму.

Из полимерных материалов ученые выбрали высокопрочный конструкционный термопласт полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). В любительской среде этот материал распространения не имеет по объективным причинам — ввиду дороговизны, высоких температур экструзии, достигающих 400°С, а также необходимости в последовательном, управляемом охлаждении для оптимальной кристаллизации. Все это усложняет конструкцию FDM 3D-принтеров и делает стоимость оборудования запредельной для простых энтузиастов. Тем не менее, специализированные аппараты выпускаются рядом производителей, а в нашем случае использовались 3D-принтеры немецкой компании Apium Additive Technologies, ранее известной как Indmatec. Полученные образцы печатались со 100-процентным наполнением и состояли из обычных тестовых лопаток площадью 1,42 см2 и ряда компонентов. Как показали испытания, скорость газовыделения в случае с необработанными тестовыми образцами достигала 1,33 x 10–6 мбар 1 с-1 см-2, а после обработки изопропиловым спиртом в ультразвуковой ванне выросла до 1,7 x 10–6 мбар 1 с-1 см-2. После двенадцатичасового отжига при 150°С показатель снизился уже до приемлемого уровня в 3,98 x 10–11 мбар 1 с-1 см-2.

Тем не менее, оставалась проблема с допусками. Ученые описывают геометрию конечных изделий как «непредсказуемую» ввиду деформаций из-за усадки. Так, в образцах B, C и D на иллюстрации выше отклонения достигали одного миллиметра. Компонент E вышел весьма неплохо, без видимых деформаций и с отклонениями не более 0,1 мм. Компонент А же не демонстрировал признаки деформаций, но внутренний диаметр оказался ниже заданного на 1 мм, а внешний — выше на 0,5 мм. Кроме того, нижние поверхности, соприкасавшиеся с рабочим столиком, вышли гладкими, а остальные демонстрировали поры, ставившие под сомнение обещанную стопроцентную плотность.

Суммируют впечатления ученые следующим образом: технологии 3D-печати заметно повзрослели, но не всегда соответствуют ожиданиям. Качество распечаток из ПЭЭК во многих случаях оказалось недостаточным, хотя 3D-печатные изделия хорошо держат вакуум и выходят дешевле. С одной стороны, обеспечивается возможность создания геометрически сложных компонентов, но с другой — результаты непредсказуемы, не всегда соответствуя допускам. Тем не менее, 3D-печать с использованием ПЭЭК практична в тех случаях, когда точное соответствие заданной геометрии не играет критической роли.