PC Plástico: um polivalente de impressão 3D transparente e resistente

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Introdução

O policarbonato (PC) é um plástico de engenharia termoplástica amorfa conhecida por sua excelente transparência, resistência ao impacto e resistência ao calor. Como um dos materiais convencionais no campo da impressão 3D, o PC tem um bom desempenho em cenários que requerem alta tenacidade, propriedades ópticas ou moldagem de estrutura complexa. Este artigo analisará de forma abrangente o valor do plástico PC na impressão 3D das dimensões das propriedades do material, da tecnologia de impressão, dos cenários de aplicação e das tendências futuras.

1. Características principais dos plásticos de PC para impressão 3D

Resistência super de alto impacto

O PC possui uma força de impacto entalhada de até 70-100 kJ/m² (5-10 vezes a do ABS) e ainda pode manter a tenacidade em ambientes de baixa temperatura, tornando-o adequado para cenas que requerem resistência ao impacto, como capacetes de vidro à prova de balas e segurança.

Excelente transparência óptica

A transmitância de luz pode atingir mais de 90% (próxima ao acrílico) e a névoa é inferior a 2%, tornando -o o material preferido para a impressão 3D de lentes transparentes e as placas guia de luz.

Alta resistência ao calor

A temperatura de transição vítrea (TG) é de 147 ° C, a temperatura de uso a longo prazo é de 130 ° C e o ponto de fusão é de cerca de 155 ° C, o que pode atender aos requisitos de ambiente de alta temperatura dos abajures automotivos, conectores eletrônicos, etc.

Estabilidade dimensional

A taxa de encolhimento é tão baixa quanto 0,5%-0,7%, o que é melhor que o PLA e o PETG, e é adequado para fabricar engrenagens de precisão, focas e outras peças com requisitos de precisão de alta dimensão.

Potencial de processabilidade e modificação

É fácil ser moldado por moldagem por injeção, corte e impressão 3D e pode ser melhorado misturando (como adicionar fibra de vidro, fibra de carbono) ou modificação química (como misturar com ASA) para melhorar a rigidez ou a resistência ao tempo.

2. Áreas de aplicação centrais do PC na impressão 3D

Indústria automotiva

Casos de aplicação: lentes do farol, suportes de pára -choques, alojamentos de sensores.

Vantagens de desempenho: resistência à alta temperatura (acima de 130 ° C), resistência à vibração (PASS ISO 16750 padrão), redução de peso superior a 30%.

Caso típico: o BMW i8 usa protótipo de farol de PC impressa em 3D, reduzindo o ciclo de desenvolvimento em 60%.

Eletrônica de consumo

Peças estruturais transparentes: cobertura de proteção da lente do telefone celular, tela curva de relógio inteligente (transmitância de luz> 92%).

Componentes de dissipação de calor: suporte da lâmpada LED (condutividade térmica 1,2 W/m · k, melhor que o ABS).

Vedação à prova d'água: conector do drone subaquático (grau de proteção IP68).

Dispositivos médicos

Instrumentos cirúrgicos transparentes: alças de instrumentos laparoscópicos (autoclaváveis).

Modelos dentários: alinhadores ortodônticos transparentes (precisão de até 0,1 mm).

Biocompatibilidade aprimorada: PC com revestimento de politetrafluoroetileno (PTFE) reduz a adesão celular.

Equipamento industrial

Recipientes resistentes a produtos químicos: revestimentos de tanque de armazenamento ácido e alcalino (resistentes ao ácido sulfúrico concentrado e acetona).

Componentes de proteção de segurança: intercaloer de vidro à prova de balas (a força do impacto é 200 vezes maior que o vidro).

Moldes ópticos: placas de guia de luz de tamanho grande (uniformidade da espessura <± 0,02 mm).

Arquitetura e arte

Iluminação Peças estruturais: Os painéis decorativos da parede da cortina de construção (a transmitância de luz pode ser ajustada para 80%).

Instalações de arte: esculturas ocas transparentes (espessura mínima da parede 0,3 mm).

Painéis acústicos: estrutura de favo de mel para PC, algodão que absorve som (coeficiente de redução de ruído NRC ＞ 0,8).

3. Gargalos técnicos e direções futuras de desenvolvimento

Desafios atuais

Encolhimento e deformação: é necessária alta cristalinidade, é necessária a concentração de tensão entre as camadas impressas e o controle da temperatura de etapa (como resfriamento segmentado).

Custo do material: O preço do PC puro é de 10 a 15 vezes o do PLA, que limita a aplicação em larga escala.

O envelhecimento a longo prazo: é fácil ficar amarelo sob radiação ultravioleta e o estabilizador de luz de amina (HALS) impedido (HALS) precisa ser adicionado.

Direção de avanço tecnológico

Innovação do material compósito: mistura de PC/nylon 66 (a resistência à temperatura aumentou para 180 ° C), material compósito de PC/grafeno (a condutividade aumentou 10^6 vezes).

Otimização do processo: Desenvolva equipamentos FDM com várias nuvens para obter impressão composta de PC e materiais flexíveis (como TPU).

Economia circular: reciclagem química do pó do PC (alvo da taxa de reciclagem> 90%).

Perspectivas de mercado

De acordo com a previsão da Frost & Sullivan, o mercado global de impressão PC 3D atingirá US $ 680 milhões em 2023, com uma taxa de crescimento anual de 9,2%. Impulsionado pela demanda por novos veículos de energia (faróis, componentes da bateria) e edifícios inteligentes (paredes transparentes da cortina fotovoltaica), o PC deve se tornar um dos principais materiais para a engenharia de impressão 3D de plástico.

Ahd PC Felas

4. Conclusão

Os plásticos do PC, com suas vantagens triplas de "transparência, resistência e resistência à alta temperatura", estão rompendo as limitações da fabricação tradicional em estrutura complexa e integração funcional. Apesar dos desafios de encolhimento e custo, com o avanço da tecnologia de modificação de materiais e da integração de vários processos, o potencial de aplicação do PC nos campos de peças transparentes automotivas, dispositivos ópticos médicos e edifícios inteligentes será divulgada ainda mais, empurrando a indústria de fabricação para alto desempenho, multifuncionalidade e direção sustentável.