Cómo recocer sus piezas PET CF para un mejor rendimiento
La impresión 3D ofrece un mundo de posibilidades para crear piezas funcionales más asequibles y personalizables que las fabricadas con técnicas de fabricación tradicionales. Sin embargo, es importante asegurarse de que el material que se imprime se ajuste a las necesidades específicas de rendimiento. El recién lanzado UltiMaker PET CF es un material compuesto de fibra de carbono con impresionantes propiedades de resistencia, rigidez y resistencia al calor, lo que lo hace perfecto para crear piezas de alto rendimiento.
Además, el PET CF es el primer material de UltiMaker que se puede mejorar para obtener un rendimiento aún mayor. Esto se debe a que el PET CF se diseñó y probó teniendo en cuenta el recocido. El recocido es un procedimiento de posprocesamiento que se utiliza para refinar las piezas impresas en 3D, mejorando su integridad estructural y durabilidad. En esta guía, exploraremos los beneficios del recocido de sus piezas de PET CF y le explicaremos cómo hacerlo.
¿Qué es el recocido?
El recocido es un proceso de tratamiento térmico utilizado tradicionalmente en metalurgia y fabricación de vidrio para aliviar tensiones, aumentar la ductilidad y mejorar las propiedades de los materiales. Su principio básico consiste en calentar un material a una temperatura específica mediante un horno especializado y luego enfriarlo a una velocidad controlada.
Al aplicarse a piezas impresas en 3D, en particular a las fabricadas con materiales semicristalinos como PET CF y nailon , el recocido puede mejorar propiedades mecánicas como la resistencia a la tracción, la rigidez y la resistencia térmica. Los resultados del recocido varían según el material utilizado. Por ello, el proceso puede ser complejo y producir resultados inesperados. Sin embargo, UltiMaker PET CF se diseñó específicamente con el recocido en mente.
¿Por qué debería recocer UltiMaker PET CF?
El PET CF es especialmente adecuado para el recocido gracias a su estructura semicristalina. Muchos polímeros de impresión 3D, como el ABS y el PETG, tienen una estructura amorfa, lo que significa que sus cadenas poliméricas están dispuestas de forma caótica. Similar a un plato de espaguetis a escala molecular. Las estructuras cristalinas están formadas por cadenas ordenadas que resultan en mejores propiedades de resistencia. Un material semicristalino como el PET CF puede cristalizarse calentándolo hasta su punto de transición vítrea, de modo que sus cadenas poliméricas se organicen mejor y, por lo tanto, sean más resistentes.
La idoneidad del PET CF, combinada con las exhaustivas pruebas y validaciones que realizamos durante su desarrollo, lo convierte en el candidato perfecto para el recocido. Si sigue las directrices de este artículo, obtendrá una pieza más resistente, rígida y resistente al calor. También hemos incluido cifras de rendimiento para las versiones estándar y recocida del material en las fichas técnicas del PET CF , para que pueda saber el rendimiento de su pieza final.
Con base en esos números, puedes esperar los siguientes aumentos de rendimiento:
- Un aumento de fuerza del 30%
- Un aumento de rigidez del 10%
- Un aumento de la resistencia al calor de 80 °C a 180 °C
Estas mejoras son enormes y hacen del PET CF un reemplazo viable para las piezas de metal y fibra de carbono creadas utilizando costosas técnicas de fabricación tradicionales.
Antes de explicar cómo puedes lograr estas impresionantes mejoras, hablemos rápidamente de las desventajas de recocer tus piezas y en qué situaciones es mejor evitar hacerlo.
Las desventajas del recocido de su pieza
En primer lugar, la pieza se encogerá ligeramente durante el recocido. Esta es una de las razones por las que el proceso es tan complicado. También es posible que la pieza se deforme o se combe al calentarse. Afortunadamente, podemos compensar ambos problemas. Explicaremos cómo en la siguiente sección de este blog.
La segunda desventaja, y la más importante, es la reducción de algunas propiedades mecánicas específicas de la pieza, en particular la resistencia al impacto y la resistencia a la adhesión en el eje Z. La pieza será menos resistente a presiones perpendiculares a la orientación de impresión. Se puede esperar una disminución de la resistencia a la tracción en el eje Z de aproximadamente un 15 %. Por esta razón, es importante considerar cuidadosamente la orientación de la pieza durante la impresión para que la pieza final no se debilite en la dirección en la que se le aplicará la fuerza.
Cómo recocer PET CF
Para garantizar el éxito del recocido de su pieza, debe considerar los requisitos del recocido en cada paso. Esto comienza con la selección (o diseño) de su modelo 3D. El proceso de recocido no funciona bien en modelos con paredes delgadas. Para obtener los mejores resultados, evite paredes de menos de 4 mm de espesor y siga las mejores prácticas de diseño de piezas .
A continuación, al cortar la pieza, debe compensar la contracción. En el caso del PET CF, la contracción experimentada durante el recocido es del -0,3 % en el eje XY y del -1,7 % en el eje Z. Puede compensar esto manualmente ampliando la pieza, pero esto no es necesario al usar UltiMaker Cura . En su lugar, puede elegir el perfil de recocido personalizado, que aplicará las compensaciones pertinentes automáticamente.
Finalmente, asegúrese de utilizar soportes si su pieza presenta salientes o puentes significativos. Esto se debe a que estas características pueden combarse durante el proceso de recocido. Puede optar por utilizar soportes estándar (estructuras de soporte impresas con PET CF) o soportes multimaterial con el material de soporte UltiMaker Breakaway.
Una vez seleccionado el perfil de recocido, puede cortar e imprimir la pieza. Al retirar la pieza de la impresora, no la separe de la placa de impresión. Esto se debe a que la pieza debe recocerse en la misma orientación con la que se imprimió. Colocar la pieza en el horno de recocido, aún fijada a la placa de impresión, es una forma sencilla de garantizarlo, asegurándose de que los soportes permanezcan en su lugar. Tanto las placas flexibles como las de vidrio se pueden utilizar en un horno de recocido.
Ahora es el momento de operar el horno de recocido. Se puede usar cualquier horno diseñado para recocido, pero recomendamos una máquina profesional de alta calidad como la Binder FP115.
Programación de su horno
Antes de encender el horno, debemos determinar el tiempo de recocido. Puede hacerlo midiendo la sección más gruesa de la pieza. El tiempo de recocido en horas equivale al espesor en mm/2. Supongamos que la pieza tiene 4 mm de espesor; en ese caso, deberá recocerla durante 2 horas a la temperatura de recocido. Los detalles de la programación del horno de recocido se encuentran en el manual de usuario.
A continuación se muestra un perfil de recocido verificado para una muestra de PET CF de 4 mm de espesor. Se pueden seleccionar diferentes temperaturas de recocido (Tc) según las preferencias de las propiedades. Temperaturas más altas darán como resultado una pieza con mayor resistencia térmica, pero menor rigidez y mayor contracción. Se recomienda mantener rampas de calentamiento/enfriamiento para obtener resultados óptimos. Por lo tanto, el recocido a alta temperatura resultará en tiempos de recocido más largos.
Se puede descargar un perfil del Binder FP115 aquí .
Proceso | Duración (h) | Temperatura (°C) | Rampa (°C/h) |
Comenzar | (N / A) | 20 | (N / A) |
Calentar a Tg | 1 | 75 | 55 |
Desestresarse | 1 | 80 | 5 |
Calentar a Tg | 1 | 120 | 40 |
Recocer | 2 | 120 | (N / A) |
Enfriar a Tg | 2 | 80 | – 20 |
Genial para RT | 1 | 50 | – 30 |
Total | 8 |
Una vez enfriado el objeto y retirado del horno, se completa el recocido y la pieza está lista para su uso. Si se desea, se pueden aplicar métodos de posprocesamiento habituales, como lijado, pulido y recubrimiento.
Resumen del proceso de recocido
A continuación se muestra un resumen rápido de todos los pasos necesarios para recocer su pieza:
- Seleccione una pieza adecuada (sin paredes delgadas)
- Oriente su pieza correctamente en Cura teniendo en cuenta la resistencia del eje Z
- Seleccione el perfil de intención de recocido
- Utilice soportes si es necesario
- Corte e imprima su pieza
- Mida su pieza para determinar el tiempo de recocido
- Inserte su pieza en el horno de recocido en la misma orientación en la que fue impresa.
- Retire la pieza recocida del horno y realice un posprocesamiento si es necesario.
Esperamos que esta guía le ayude a aprovechar al máximo sus materiales. El recocido puede parecer un proceso confuso, pero UltiMaker PET CF lo hace más fácil que nunca.