Стеклонаполненные пластики (GF): PA-GF, PETG-GF, PP-GF

Коротко: стеклонаполненные пластики (GF) — нейлон (PA-GF), PETG-GF, PP-GF и другие с добавкой рубленого стекловолокна. Волокно делает детали жёстче, уменьшает усадку и коробление и повышает термостойкость. По сравнению с углеволоконными (CF) стеклонаполненные обычно менее хрупкие, не проводят ток, бывают разных цветов и часто дешевле, но тяжелее и чуть менее жёсткие. Материал абразивен — нужно закалённое сопло. Нейлоновые версии требуют сушки. Применение — кронштейны, корпуса, детали под нагрузкой и нагревом. Ниже — подробно.

Зачем стекловолокно

Короткие волокна в пластике работают как арматура: деталь меньше гнётся под нагрузкой и меньше деформируется при остывании. Кроме того, волокно повышает температуру, при которой деталь начинает «плыть». Особенно сильно эффект заметен у нейлона и полипропилена: чистые PA и PP гибкие и сильно коробятся, а с волокном печатаются стабильнее и держат форму. Нейлон, полипропилен.

GF или CF

Выбирайте GF, если важны ударная стойкость, электроизоляция (корпуса электроники, крепления рядом с проводкой), цвет или цена. Выбирайте CF, если важна максимальная жёсткость при малой массе и внешний вид «карбона». Карбоновые пластики, самый прочный пластик.

Настройки печати

Сопло: только закалённое или другое износостойкое — латунь сточится за несколько сотен граммов. Диаметр 0,4 мм подходит, 0,6 мм снижает риск засоров волокном. Сушка: нейлон впитывает влагу за часы — сушите перед печатью и печатайте из сушилки. Корпус: для PA-GF желателен, для PETG-GF не обязателен. Какое сопло, сушка, сушилка.

Особенности

• Анизотропия — волокна ориентируются вдоль линий печати, поэтому деталь жёстче вдоль линий, чем поперёк и между слоями. Ориентируйте нагрузку вдоль линий. Настройки для прочности.
• Поверхность — матовая, слои менее заметны.
• Износ — изнашиваются не только сопло, но и шестерни экструдера и трубки систем подачи.
• Отжиг — для нейлоновых композитов повышает термостойкость и стабильность. Отжиг.

Применение

Корпуса, для автомобиля, мастерская.

Как проектировать детали из GF

Стеклонаполненные пластики жёсткие, но меньше прощают острые углы и тонкие сечения: волокна создают внутренние напряжения, а межслойная связь у композитов обычно слабее, чем у чистого полимера. Скругляйте внутренние углы, делайте стенки толще 2 мм, избегайте тонких защёлок — для них лучше чистый нейлон или PETG. Отверстия под винты печатайте с запасом и используйте термовставки: резьба в абразивном пластике хорошо держит, но саморез изнашивает его при повторной сборке. Для деталей, которые будут работать в масле или топливе, выбирайте полимерную основу с нужной химической стойкостью (нейлон, PP), а не только по жёсткости. Проектирование, резьба.

Типичные проблемы

• Недоэкструзия через несколько катушек — изношено сопло.
• Пузыри и треск — влажный нейлон.
• Расслоение крупных деталей — нужен корпус и меньше обдува.
• Засор волокном — сопло 0,6 мм и чистка.

Безопасность

Пример: кронштейн датчика под капотом

Кронштейн из PLA деформировался от тепла двигателя. Новый — из PA-GF: сушка 10 часов, печать закалённым соплом 0,6 мм при 275 °C, стол 90 °C, корпус закрыт, 5 стенок, заполнение 40 %. После печати — отжиг по рекомендации производителя пластика. Кронштейн держит форму и не трескается от вибрации. Важно проверять печатные детали в моторном отсеке на реальных температурах и не использовать их в критичных для безопасности узлах.

С чего начать

Если опыта с композитами нет, начните с PETG-GF: он печатается почти как обычный PETG и не требует корпуса. Затем переходите к PA-GF. PETG.

Частые вопросы

Чем GF отличается от CF?

GF менее хрупкий, не проводит ток и дешевле; CF жёстче и легче.

Нужно ли закалённое сопло?

Да, стекловолокно очень абразивно.

Нужно ли сушить PA-GF?

Обязательно — нейлон быстро впитывает влагу.

Можно ли печатать PETG-GF без корпуса?

Обычно да, как обычный PETG.

Опасна ли шлифовка GF?

Пыль раздражает кожу и лёгкие — мокрая шлифовка и респиратор.

Где применяют стеклонаполненные пластики?

Кронштейны, корпуса, оснастка, детали под нагревом.