Огнестойкий пластик для 3D-печати: UL94 V-0 и где он нужен

Коротко: обычные пластики для 3D-печати — PLA, PETG, ABS — горят. Огнестойкие (FR, flame retardant) версии содержат добавки, благодаря которым материал самозатухает, когда убирают источник огня. Уровень оценивают по стандарту UL94: лучший распространённый класс — V-0. Для FDM-печати есть PLA-FR, ABS-FR, PC-FR, PC/ABS-FR, PA-FR, а PPS и PEI огнестойки сами по себе. Важно: класс относится к материалу при определённой толщине, а не к вашей напечатанной детали — для ответственных применений нужна проверка изделия. Ниже — что означают классы, какие материалы бывают, как их печатать и где применять.

Зачем нужна огнестойкость

Если внутри корпуса электроники что-то перегрелось или замкнуло, горючий корпус превращает локальную неисправность в пожар. Самозатухающий корпус ограничивает распространение огня. Поэтому для корпусов блоков питания, зарядных устройств, щитков, деталей транспорта и оборудования в общественных местах требуются материалы определённого класса горючести. Корпуса для электроники.

Классы UL94

При испытании образец определённой толщины поджигают горелкой, затем убирают пламя и измеряют, сколько он горит и капает ли горящими каплями. Класс всегда указывается с толщиной: «V-0 при 1,5 мм» не означает V-0 при 0,8 мм. Чем тоньше стенка, тем сложнее получить высокий класс. Обычные PLA, PETG и ABS обычно соответствуют только HB.

Материалы

• PLA-FR — печатается как обычный PLA, но наследует его низкую термостойкость: для корпуса, который нагревается, не годится.
• ABS-FR, ASA-FR, PC/ABS-FR — классический выбор для корпусов электроники; требуют закрытого корпуса принтера. ABS.
• PC-FR — прочный и термостойкий, печатается горячо. Поликарбонат.
• PA-FR — прочность и износостойкость нейлона плюс огнестойкость; очень гигроскопичен. Нейлон.
• PPS, PEI (Ultem) — высокотемпературные пластики, огнестойкие без добавок; печатаются на промышленных и специализированных принтерах. PEEK, PEI и PPS.

Сертификат материала и деталь

Производитель указывает класс для литого или напечатанного образца в определённых условиях. Ваша деталь может отличаться: тоньше стенки, другое заполнение, пустоты между линиями, другая ориентация слоёв. Внутренние пустоты при низком заполнении могут ухудшить поведение в огне. Поэтому:

• Для бытовых самоделок FR-пластик — разумная дополнительная защита.
• Для изделий, которые продаются или должны соответствовать нормам, нужна проверка готового изделия в лаборатории.
• Огнестойкий корпус не отменяет правильной электрической защиты: предохранителей, изоляции и отвода тепла.

Как печатать

• Плотные детали — толщина стенок не меньше той, для которой указан класс; заполнение 100 % или много стенок. Количество стенок.
• Сушка — FR-добавки часто делают пластик более гигроскопичным. Сушка.
• Закалённое сопло — некоторые огнезащитные наполнители абразивны; уточните у производителя.
• Вытяжка — при печати FR-пластиков выделяются продукты разложения добавок; проветривание обязательно. Вытяжка.
• Температура — не превышайте рекомендованную: при перегреве добавки начинают разлагаться в сопле.

Где применяют

Как выбрать огнестойкий материал

Начните с требований к детали. Если корпус нагревается от электроники до 50–70 °C, PLA-FR не подойдёт — нужен ABS-FR, PC/ABS-FR или PC-FR. Если деталь работает с маслами и топливом — PA-FR или PPS. Затем проверьте, для какой толщины производитель указывает класс горючести, и спроектируйте стенки не тоньше. Наконец, оцените свой принтер: для PC и PA нужен закрытый корпус и хотэнд до 300 °C, для PPS — ещё горячее. Если оборудование не позволяет, разумнее заказать деталь у тех, кто печатает такими материалами. 3D-печать на заказ.

А сам 3D-принтер?

Огнестойкость важна и для безопасности печати: принтер — прибор с нагревателями, работающий часами. Ставьте его на негорючую поверхность, не оставляйте надолго без присмотра без защиты от перегрева в прошивке, держите рядом дымовой извещатель. Защиту от перегрева в прошивке никогда не отключайте. Прошивка Marlin, безопасность 3D-печати.

Частые вопросы

Какой пластик для 3D-печати не горит?

Огнестойкие FR-версии (ABS-FR, PC-FR, PA-FR и др.) и высокотемпературные PPS и PEI — они самозатухают.

Что означает UL94 V-0?

Материал быстро самозатухает и не даёт горящих капель при испытании образца определённой толщины.

Горит ли PLA?

Да, обычный PLA горит; есть специальный PLA-FR.

Будет ли моя деталь соответствовать V-0?

Не обязательно: класс указан для образца; для ответственных изделий нужна проверка.

Нужен ли корпус для ABS-FR?

Да, как и для обычного ABS.

Опасна ли печать FR-пластиков?

Нужна хорошая вентиляция — при нагреве выделяются продукты разложения добавок.