कार्बन फाइबर ने पीपीएस को पीपी के विकल्प के रूप में प्रबलित किया

इंजीनियरिंग थर्माप्लास्टिक्स जैसे पीसी और उच्च प्रदर्शन थर्माप्लास्टिक जैसे कि पीक जैसे औद्योगिक अनुप्रयोग बढ़ रहे हैं। 3 डी मुद्रित फिलामेंट रूप में, ये सामग्री एयरोस्पेस और ऊर्जा जैसे उद्योगों में स्टील और एल्यूमीनियम जैसे धातुओं के लिए एक हल्का विकल्प प्रदान करती है। एडिटिव्स के साथ इन उच्च-प्रदर्शन प्लास्टिक को मजबूत करने से उनके प्रदर्शन में और सुधार हो सकता है। उदाहरण के लिए, शॉर्ट-कट कार्बन फाइबर ताकत और कठोरता को जोड़ते हैं और इसे मध्य-मूल्य वाले इंजीनियरिंग प्लास्टिक के साथ-साथ उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक में कम में जोड़ा जा सकता है। जब तक 3 डी प्रिंटर नोजल अपघर्षक सामग्री को संभाल सकता है, तब तक इन कंपोजिट को नियमित थर्माप्लास्टिक की तरह ही मुद्रित किया जा सकता है। उच्च प्रदर्शन वाले कंपोजिट के लिए मुख्य दोष, जैसे कि प्रबलित पीक, आवश्यक 3 डी प्रिंटिंग हार्डवेयर की उच्च लागत है। इन सामग्रियों के लिए अत्यधिक उच्च एक्सट्रूज़न और चैम्बर तापमान की आवश्यकता होती है, और सही हार्डवेयर (अक्सर छह-फिगर रेंज में) की कीमत अक्सर प्लास्टिक 3 डी प्रिंटिंग तकनीक के समग्र लागत लाभों को कम करती है।

पीपीएस क्या है?

पॉलीफेनिलीन सल्फाइड (पीपीएस) एक अर्ध-क्रिस्टलीय थर्माप्लास्टिक है जिसे एक उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसे कि पीक और पीईआई जैसे सामग्री के साथ। मानक और इंजीनियरिंग थर्माप्लास्टिक की तुलना में, और लौ मंदता है। इसकी सबसे वांछनीय संपत्ति, हालांकि, इसका उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध है: पीपीएस कई एसिड, ठिकानों, सॉल्वैंट्स और कुछ मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों (कुछ शर्तों के तहत) के लिए प्रतिरोधी है। क्लोरीन डाइऑक्साइड जैसे मजबूत ऑक्सीडाइज़र के लिए, कोटिंग्स या लाइनिंग की आवश्यकता हो सकती है। पीक की तुलना में इसके वांछनीय गुणों और अनुकूल मूल्य के कारण, पीपीएस में विभिन्न उद्योगों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। इसके यांत्रिक और रासायनिक गुण इसे मोटर वाहन, ऊर्जा और रासायनिक प्रसंस्करण में उपयोगी बनाते हैं, जबकि इसकी लौ मंदता और आत्म-अतिरिक्त गुण इसे इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे एसएमटी डिवाइस, मोटर हाउसिंग और ट्रांजिस्टर सील के लिए पसंद की सामग्री बनाते हैं। न केवल एक थर्माप्लास्टिक दृष्टिकोण से प्रभावशाली, पीपीएस को अक्सर स्टील और एल्यूमीनियम जैसे धातुओं के लिए एक सच्चे विकल्प के रूप में उपयोग किया जाता है। इसकी थर्मल स्थिरता और उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध इसे कठोर रासायनिक वातावरण में उपयोग करने की अनुमति देता है, जबकि संक्षारण के लिए इसका प्रतिरोध और मोटर वाहन तरल पदार्थों के प्रभाव उल्लेखनीय है। ताकत और कठोरता को बढ़ाने के लिए एक समग्र सामग्री के रूप में, पीपीएस को ऐसे एडिटिव्स के साथ प्रबलित किया जा सकता है। कंपोजिट बनाने के लिए शॉर्ट-कट कार्बन फाइबर या ग्लास फाइबर के रूप में। वास्तव में, पीपीएस को सामान्य रूप से अनफिल्ड की तुलना में "भरे हुए" सामग्री के रूप में बेचा जाता है। शोधकर्ताओं के अनुसार, "कार्बन के अलावा यांत्रिक गुणों, जनजातीय गुणों, पोस्ट-फायर संरचनात्मक अखंडता, और विद्युत/थर्मल चालकता की ...... पीपीएस मिश्रणों और कंपोजिट में काफी सुधार कर सकता है।"

कार्बन फाइबर-प्रबलित पीपीएस का उपयोग अनफिल्ड पीपी के समान अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। हालांकि, बेहतर यांत्रिक गुण इसे टूल, जिग्स और फिक्स्चर जैसे घटकों के लिए एक उपयुक्त सामग्री बनाते हैं। पीपीएस कंपोजिट विशेष रूप से औद्योगिक एफएफएफ एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं, क्योंकि ये 3 डी प्रिंटर शुद्ध कार्बन फाइबर जैसी सामग्री को प्रिंट करने में असमर्थ हैं।

3 डी प्रिंटिंग पीपीएस

पीपीएस, दोनों अधूरे और समग्र रूप में, 3 डी प्रिंट उच्च-प्रदर्शन थर्माप्लास्टिक भागों के लिए एक काफी व्यवहार्य तरीका प्रदान करता है। यह लगभग 320 डिग्री सेल्सियस के अपने प्रिंट तापमान से संभव है, जो उच्च है लेकिन बहुत अधिक नहीं है।

जबकि 320 डिग्री सेल्सियस का एक एक्सट्रूज़न तापमान अधिकांश FFF 3D प्रिंटर की क्षमताओं से परे है, यह 3 डी प्रिंट पीक के लिए आवश्यक ~ 400 ° C की तुलना में काफी कम है। (पीक को भी बहुत अधिक चैम्बर तापमान की आवश्यकता होती है।) परिणामस्वरूप, पीपीएस भागों में पीपीएस भागों की तुलना में कम तापमान प्रतिरोधी होते हैं, लेकिन उनका उपयोग अभी भी ~ 230 डिग्री सेल्सियस तक के अनुप्रयोगों की मांग में किया जा सकता है। पीपीएस को प्रिंट करने के लिए आवश्यक 3 डी प्रिंटर का प्रकार एक औद्योगिक ग्रेड एफएफएफ प्रिंटर और एक विशेष उच्च तापमान एफएफएफ प्रिंटर के बीच कहीं है। विश्वसनीय उत्पादन-ग्रेड प्रिंटर की कीमत लगभग $ 10,000 है, जबकि स्टेट-ऑफ-द-आर्ट उच्च तापमान वाली मशीनों जैसे स्ट्रैटासिस फोर्टस 450mc की लागत लगभग $ 150,000 है, जो एसएमबी के लिए निषेधात्मक रूप से महंगी हो सकती है। कार्बन फाइबर-प्रबलित पीपीएस को प्रिंट करते समय, प्रिंटहेड के स्थायित्व को तापमान के अलावा माना जाना चाहिए, क्योंकि शॉर्ट-कट फाइबर थर्माप्लास्टिक सब्सट्रेट की तुलना में अधिक अपघर्षक होते हैं और इसलिए सादे पीतल के हार्डवेयर को नुकसान पहुंचा सकते हैं। PPS के लिए एक उपयुक्त निर्माण सतह PEI शीट है, जिसमें प्रिंट बेड लगभग 80 ° C तक गर्म होता है। दोहरी एक्सट्रूडर पर मुद्रित जटिल 3 डी मुद्रित पीपीएस भागों के लिए, सामग्री पीवीए बैकिंग सामग्री के साथ संगत है। कार्बन फाइबर के साथ प्रबलित 3 डी प्रिंटेड पीपीएस कार्यात्मक प्रोटोटाइपिंग, मोल्डिंग और अन्य प्रक्रियाओं के लिए टूलींग, और फिक्स्चर जैसे एड्स के निर्माण जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। प्रबलित पीपीएस फिलामेंट्स का उपयोग करने वाले उद्योगों में ऑटोमोटिव, रेलमार्ग और एयरोस्पेस शामिल हैं। नए उच्च-प्रदर्शन, कम लागत वाले एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सिस्टम पीपीएस के साथ 3 डी प्रिंट के लिए अधिक उपयोगकर्ताओं को सक्षम कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, अल्टिमेकर फैक्टर 4, जो मई 2024 में शिपिंग शुरू करता है, में 340 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर छपाई करने में सक्षम एक अत्यधिक घर्षण प्रतिरोधी प्रिंट कोर है-जो कार्बन फाइबर-प्रबलित पीपीएस और कई इंजीनियरिंग थर्माप्लास्टिक्स को प्रिंट करने के लिए पर्याप्त है। कारक 4 जैसी आधुनिक सिस्टम अद्वितीय हैं कि वे मध्य बाजार में तैनात हैं। कार्बन फाइबर-प्रबलित पीपीएस जैसे वास्तव में उच्च-प्रदर्शन सामग्री को प्रिंट करने की अपनी क्षमता के बावजूद, कारक 4 की कीमत एक उच्च-तापमान पीक 3 डी प्रिंटर की तुलना में एक विशिष्ट पेशेवर-ग्रेड डेस्कटॉप 3 डी प्रिंटर की तर्ज पर अधिक है। इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑटोमोटिव जैसे उद्योगों में उपयोगकर्ताओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए, अल्टिमेकर ने अपनी खुद की समग्र सामग्री, अल्टिमेकर पीपीएस सीएफ भी विकसित की है, विशेष रूप से कारक 4 के साथ उपयोग के लिए। सामग्री सुसंगत प्रवाह और आदर्श भौतिक गुण प्रदान करती है, जो उच्च प्रदर्शन देने के लिए तैयार की जाती है। और मुद्रण में आसानी। प्रिंटर और सामग्री का संयोजन भी पीक की तुलना में न्यूनतम संकोचन के साथ उत्कृष्ट आयामी सटीकता प्राप्त करता है। अन्य कार्बन फाइबर पीपीएस सामग्री की तरह, अल्टिमेकर पीपीएस सीएफ को कार्यात्मक प्रोटोटाइपिंग और घटकों के अप्रत्यक्ष विनिर्माण के लिए अत्यधिक अनुशंसित किया जाता है, लेकिन इसका उत्कृष्ट रासायनिक और गर्मी प्रतिरोध अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए रास्ता खोलता है, जिसमें अंत-उपयोग भागों सहित। अल्टिमेकर-तैयार पीपीएस-सीएफ फ्लेम-रिटार्डेंट (V0-94) है और बड़े हिस्सों पर कम वॉरपेज की गारंटी देता है, जिससे यह अन्य पीपीएस सीएफ फिलामेंट्स के लिए एक अच्छा मैच है। अल्टिमेकर-तैयार पीपीएस-सीएफ फ्लेम रिटार्डेंट (V0-94) है और अन्य पीपीएस सीएफ फिलामेंट आपूर्तिकर्ताओं से इसे अलग करते हुए, बड़े हिस्सों पर कम वॉरपेज की गारंटी देता है।

मुख्य अनुप्रयोग घटक हैं:

हवाई परिवहन फास्टनरों

इस ब्रैकेट का उपयोग एयर कार्गो को सुरक्षित रूप से जकड़ने के लिए या एक एयरफ्रेट पैकेज में सुरक्षित रूप से घटकों को लोड करने के लिए किया जाता है। इसलिए यह तापमान -प्रतिरोधी होना चाहिए, बहुत मजबूत और स्थिर, और रसायनों के लिए प्रतिरोधी - अनुप्रयोग आवश्यकताओं को सभी पीपीएस सीएफ के साथ पूरा किया जा सकता है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग का एक और लाभ यह है कि डिज़ाइन को पुनरावृत्त रूप से अनुकूलित किया जा सकता है और, उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के लिए धन्यवाद, सभी पुनरावृत्तियों को आवश्यक प्रमाणपत्रों को पूरा किया जा सकता है।

उच्च दबाव पंप वाल्व

इस प्रकार के पंप वाल्व को उन ट्रेनों में स्थापित किया जाता है जो तरल या रसायनों को परिवहन करते हैं। हालांकि, जैसा कि यह एक अप्रचलित घटक बन गया है (अब उत्पादन में नहीं), पूरे पंप असेंबली को लगभग € 5,000 की लागत से प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है। पीपीएस सीएफ का उपयोग करते हुए, यह अब 3 डी प्रिंट किया जा सकता है, इसलिए यह अभी भी गैर-लौहता के लिए UL94 V0 मानक को पूरा करता है और इसका उपयोग हॉट एसिड के साथ भी किया जा सकता है।

सेंसर ब्रैकेट

इस सरल ब्रैकेट का उपयोग उत्पादन लाइनों और क्षेत्र के चारों ओर से सेंसर, कैमरा या अन्य आवश्यक एक्सटेंशन को माउंट करने के लिए किया जाता है। मौसम की स्थिति, प्रभाव प्रतिरोध या आग की स्थिति सहित बाहर उपयोग किए जाने पर चरम भार का सामना करने के लिए घटकों को प्राथमिकता दें

नई संभावनाएं

कार्बन फाइबर प्रबलित पीपीएस कुछ सबसे अधिक मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक उच्च प्रदर्शन सामग्री है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के कुछ अंतिम उपयोगकर्ता मान सकते हैं कि उन्हें इंजीनियरिंग-ग्रेड गुणवत्ता और उच्च स्तर के डिजाइन स्वतंत्रता को प्राप्त करने के लिए सबसे महंगी सामग्री और हार्डवेयर की आवश्यकता है। हालांकि, अल्टिमेकर फैक्टर 4 और इसके विशेष रूप से तैयार किए गए पीपीएस सीएफ सामग्री से पता चलता है कि अब ऐसा नहीं है।

नई संभावनाएं

कार्बन फाइबर प्रबलित पीपीएस कुछ सबसे अधिक मांग वाले औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक उच्च प्रदर्शन सामग्री है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के कुछ अंतिम उपयोगकर्ता मान सकते हैं कि उन्हें इंजीनियरिंग-ग्रेड गुणवत्ता और उच्च स्तर के डिजाइन स्वतंत्रता को प्राप्त करने के लिए सबसे महंगी सामग्री और हार्डवेयर की आवश्यकता है। हालांकि, अल्टिमेकर फैक्टर 4 और इसके विशेष रूप से तैयार किए गए पीपीएस सीएफ सामग्री से पता चलता है कि अब ऐसा नहीं है।