Dégradation thermique de l'ABS imprimé en 3D (et d'autres plastiques)

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La version courte de ma question est:

Les pièces imprimées en 3D en ABS sont-elles susceptibles de survivre pendant un an dans un incubateur à 80 ° C ?

Veuillez lire la suite pour plus de détails.

J'imprime certaines pièces qui seront utilisées à l'intérieur d'un incubateur dans un laboratoire. Ils sont susceptibles d'être utilisés à 80 ℃ pendant au moins un an, peut-être même à des températures plus élevées que cela. (Mais probablement moins de 100 ℃.)

Nous utilisons actuellement l'ABS pour ces pièces. Ma question est de savoir si l'ABS imprimé en 3D se dégradera dans ces conditions. (Par exemple: va-t-il devenir mou et s'affaisser; va-t-il se décolorer; deviendra-t-il cassant?) Les pièces se clipsent ensemble pour former un assez gros objet, qui est fondamentalement un support contenant beaucoup de flacons en verre, il est donc important qu'il reste rigide.

J'ai trouvé des articles sur la dégradation thermique de l'ABS (par exemple, celui-ci semble assez complet) mais je n'ai pas l'expérience pour les interpréter en termes de comportement de mes pièces dans la pratique. Je ne sais pas non plus si l'impression 3D fera une différence.

Si l'ABS ne convient pas à ce type d'application, existe-t-il d'autres plastiques? Nous utilisons le Zortrax M200, donc nos choix sont les plastiques répertoriés ici . Je note que le PCABS est répertorié comme étant spécifiquement résistant à la température, nous pourrions donc y aller - mais nous préférerions l'ABS s'il fonctionne, car il est disponible en blanc plutôt qu'en ivoire (ce qui est important pour notre application) et nous en avons beaucoup disponible.

mise à jour: nous avons finalement décidé que l'utilisation de l'ABS était trop risquée, nous avons donc opté pour PCABS et nous vivrons simplement avec la couleur jaunâtre. (Nous pourrions le peindre en blanc.) Il est actuellement dans le four lors d'un essai, et s'il ne échoue pas dans quelques semaines, nous prendrons le risque de mener l'expérience d'un an avec ce matériau. Cependant, nous apprécierions toujours beaucoup les conseils de toute personne ayant une connaissance ou une expérience concrète de ce type de situation.

print-material filament-choice

— Nathaniel
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Les plastiques d'impression ont généralement une large gamme de températures de transition vitreuse, au-dessus de laquelle les fabricants modifient la composition du plastique comme ils le souhaitent, vous ne pouvez donc pas être sûr que votre plastique survivra ou non, sauf si vous essayez.

— ZuOverture

@ZuOverture, le problème est que l'essayer implique d'attendre un an pour voir si toute l'expérience échoue. C'est pourquoi j'espère profiter des connaissances et de l'expérience de cette communauté. 80 degrés est bien en dessous de la température de transition vitreuse pour l'ABS - je suis plus préoccupé par l'oxydation et les autres changements chimiques qui pourraient se produire.

— Nathaniel

D'après l'abstrait, il semble que la principale cause de dégradation soit l'oxydation, et je ne pense pas qu'il ait une limite de température là où il commence, et en dessous, il est négligeable. Non, l'oxydation aura lieu à 80 ° C, juste un peu plus lentement qu'à 112 ° C. Je ne vois aucune échelle de temps dans l'abstrait, elle devrait cependant être en texte intégral. S'il n'y a personne qui peut récupérer cet article, vous pouvez envisager de tester pendant l'utilisation. Imprimez deux racks, les durées d'utilisation doivent différer, mais vous n'utilisez que des racks plus jeunes et recherchez des signes de dégradation sur les plus anciens. Quelques semaines pourraient suffire pour commencer. (Et j'espère que vous n'utilisez pas d'UV)

— ZuOverture

J'ai accès au texte intégral (je ne savais pas qu'il était paywallé) mais le problème est qu'il tracera surtout du temps contre des choses comme la "force d'impact" ou "l'intensité d'Ops I_3 (%) liée au nombre de sites de volumes gratuits" que je ne sais pas comment interpréter en termes de ma demande. Ils se concentrent principalement sur des échantillons cuits à 120 ℃, et les échelles de temps semblent se situer dans les centaines d'heures. (c.-à-d. quelques semaines, c'est à peu près correct.) Si la même chose est vraie à 80 ℃, nous devrons utiliser un matériau différent car nous en avons besoin pour durer un an, mais je ne peux vraiment pas le dire d'après le document.

— Nathaniel

La méthode habituelle de protection contre les effets des intempéries pour les plastiques consiste à les peindre, bien que vous deviez étudier le comportement de ce revêtement à 80 ° C. Certains d'entre eux pourraient être mieux documentés que l'ABS ("pour une utilisation en extérieur au Sahara" devrait suffire).

— ZuOverture

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Pour répondre à votre question brièvement: Non, ABS ne survivra pas pendant une durée d'au moins un an à 80-100 ° C .

Si vous regardez le tableau ci-dessus (de Tiganis / Burn), vous remarquerez que la ligne bleue (ABS 90 ° C) diminue. J'ai fait un calcul du globe oculaire du graphique et suis arrivé à l'équation ( Jpour l' énergie de rupture , hpendant des heures ):

J = -0.002h + 14

Sur cette base, une énergie de rupture de 0 Joule sera atteinte après 7056 heures ou 294 jours .

Si vous vous promenez sur des forums Internet sur l'impression 3D, vous constaterez que cette valeur est dans la boule des expériences des gens. Je me souviens d'un cas, où quelqu'un a mis un morceau d'ABS au soleil et il est tombé en panne après un an.

Tiganis; Brûlure: les effets du vieillissement thermique sur les mélanges acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS). Dans: Lacasse; Vanier (1999): Durabilité des matériaux et composants de construction 8, p. 912-922.

— faute de frappe
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Votre filament ABS est susceptible d'être différent de l'ABS dont parle le papier, au minimum le filament a ajouté de la couleur (l'ABS n'est pas naturellement blanc), il est possible qu'il ait d'autres additifs pour le rendre plus facile à extruder et - en particulier pour les faibles coût ABS - il est également possible qu'il ait un autre contaminant aléatoire.

Le "même" matériau de différents fabricants est souvent très évidemment différent (pour les filaments à bas prix, différents lots du même fabricant sont parfois différents) donc, même si quelqu'un ici a eu de l'expérience avec la cuisson d'ABS pendant un an, vous ne pouvez jamais être sûr votre ABS fonctionnera de la même manière que son ABS.

Si les informations ne figurent pas dans la fiche technique du matériau, vous pouvez essayer de contacter le fabricant, à part cela, vous n'avez vraiment aucun moyen de connaître l'autre que d'essayer par vous-même.

— Nir
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chauffez-le voir ce qui se passe, prenez également en compte un support supplémentaire au cas où il dégraderait sa tenue. si possible, lui donner une couche de protection. quelqu'un a dit de la peinture mais pouvez-vous ajouter une couche de résine ou de céramique?

— Gonz
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Il est dans le four en cours de test. Mais comme je l'ai dit dans les commentaires et la question, nous en avons besoin pour fonctionner pendant au moins un an, et si cela échoue dans ce laps de temps, nous devrons recommencer, alors "essayer et voir" n'est pas exactement un bon option pour nous.

— Nathaniel

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Gonz, votre réponse serait beaucoup plus utile si vous fournissiez une indication de la résine et / ou de la céramique à laquelle vous faites référence et comment cela empêcherait le plastique sous-jacent de se dégrader à cause de la chaleur (étant donné que tout revêtement n'aura aucun effet sur pénétration de la chaleur sur une période d'un an).

— mac

@nathaniel essayez n'importe quel plastique. Combien ça pèse. faire une petite structure de chaque matériau mettre un certain poids dessus.S'il y avait un moment où il se refroidirait, se refroidirait-il lentement. si vous le nettoyez, quels produits chimiques utiliseriez-vous et à quelle température le nettoieriez-vous? Ces facteurs pourraient le dégrader plus rapidement. Quant à la résine, je n'ai aucune recommandation. je suggère simplement d'ajouter une couche supplémentaire de quelque chose pour réduire l'absorption de chaleur ainsi que le contact chimique. il pourrait être pulvérisé sur brossé pourrait être un minéral, du sel, un combo o couches. juste renforcer les zones stressées.

— Gonz

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Je recommanderais Taulman Bluprint , qui a une T _g de 100 ° C et imprime environ 250 ° C.

J'ai obtenu un petit échantillon et il a bien imprimé avec les paramètres recommandés. Je n'ai fait aucun test thermique avec mon impression (j'ai fait un bouton pour une tondeuse à gazon avec) mais Taulman a une solide réputation pour les filaments d'ingénierie.

— MechanizedMedic
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L'OP déclare qu'il est limité aux choix des bobines de matériau Zortrax M200.

— 0scar