فیلامنت PPS-CF (پلیفنیلن سولفید کربنی)
فیلامنت PPS-CF، پلیفنیلن سولفید تقویت‌شده با الیاف کربن است: بیشترین تحمل حرارت در میان کامپوزیتهای کربنی رایج، با دمای تغییر شکل حدود 264 درجه، رتبهٔ مقاومت در برابر شعلهٔ UL94 V-0 و جذب آبی نزدیک به صفر. در عوض شکننده‌ترین گرید میان لایه‌هاست و چاپ آن به محفظهٔ بسیار گرم نیاز دارد. مادا تکنولوژی قطعات PPS-CF را با پرینت FDM صنعتی می‌سازد؛ ابعاد قابل ساخت با این متریال هنگام سفارش بررسی میشود.
- 264 °Cدمای تغییر شکل در 0.45 MPa
- 0.05 %جذب آب اشباع
- UL94 V-0رتبهٔ مقاومت در برابر شعله
- 284 °Cدمای ذوب
فیلامنت PPS-CF چیست؟
PPS-CF کامپوزیتی از پلیفنیلن سولفید (PPS) و الیاف کوتاه کربن است. PPS یک پلیمر مهندسی نیمه‌بلوری با زنجیرهٔ آروماتیک و گوگردی است که به تحمل حرارت بالا، مقاومت ذاتی در برابر شعله، مقاومت شیمیایی بسیار خوب و جذب رطوبت ناچیز شناخته میشود؛ الیاف کربن هم سفتی و استحکام آن را بالا می‌برند.
به گفتهٔ سازنده، PPS-CF رتبهٔ UL94 V-0 را دارد و می‌تواند به‌طور پیوسته در دمای بالاتر از 200 درجه کار کند. این ترکیب، آن را برای قطعات داغ، قطعات برقی و الکترونیکی که باید در برابر شعله ایمن باشند و قطعات در محیط شیمیایی مناسب می‌کند. هزینهٔ این ویژگی‌ها، شکنندگی میان لایهها و چاپ دشوار است. مقایسهٔ همهٔ گریدهای کربنی را در صفحهٔ فیلامنت فیبر کربن ببینید.
- نوع
- کامپوزیت پلیفنیلن سولفید و الیاف کوتاه کربن
- روش چاپ
- پرینت FDM با محفظهٔ بسیار گرم و نازل دما بالا
- مزیت اصلی
- تحمل حرارت، مقاومت در برابر شعله و رطوبت
- محدودیت اصلی
- شکنندگی میان لایهها و چاپ تخصصی
خواص فنی فیلامنت PPS-CF
| خاصیت | در صفحهٔ لایهها (X-Y) | میان لایهها (Z) |
|---|---|---|
| استحکام کششی | 87 ± 5 MPa | 24 ± 3 MPa |
| استحکام خمشی | 142 ± 5 MPa | 36 MPa |
| مقاومت ضربه | 27.8 ± 2.3 kJ/m² | 2.8 ± 0.4 kJ/m² |
| مدول خمشی (X-Y) | 7160 MPa |
|---|---|
| دمای تغییر شکل حرارتی (0.45 MPa) | 264 °C |
| دمای ذوب | 284 °C |
| جذب آب اشباع (25 °C، رطوبت 55٪) | 0.05 % |
| مقاومت در برابر شعله | UL94 V-0 |
مقادیر طبق دیتاشیت رسمی سازندهٔ فیلامنت (روش‌های ISO) و مشخصات رسمی همان فیلامنت است. توجه کنید دمای تغییر شکل حرارتی (264 درجه) پایین‌تر از دمای ذوب (284 درجه) است؛ قطعه پیش از ذوب شدن زیر بار نرم میشود. استحکام کششی میان لایهها حدود یک‌چهارم صفحهٔ لایه‌هاست.
حرارت، شعله و رطوبت: آنچه PPS-CF را متمایز می‌کند
بیشترین تحمل حرارت
| گرید | دمای تغییر شکل |
|---|---|
| PPS-CF | 264 °C |
| PPA-CF | 227 °C |
| PET-CF | 205 °C |
| PAHT-CF | 194 °C |
| PA6-CF | 186 °C |
کمترین جذب آب
| گرید | جذب آب اشباع |
|---|---|
| PPS-CF | 0.05 % |
| PET-CF | 0.37 % |
| PAHT-CF | 0.88 % |
| PPA-CF | 1.30 % |
| PA6-CF | 2.35 % |
مقاومت در برابر شعله: رتبهٔ UL94 V-0 یعنی نمونه در آزمون عمودی شعله، پس از دور شدن از شعله ظرف چند ثانیه خاموش میشود و قطره‌های شعله‌ور نمی‌ریزد؛ بالاترین رتبهٔ رایج در این آزمون. به گفتهٔ سازنده، PPS-CF این رتبه را دارد؛ ویژگی‌ای که برای قاب و قطعات تجهیزات برقی و الکترونیکی اهمیت زیادی دارد.
رطوبت: مقاومت ضربهٔ PPS-CF در حالت مرطوب دقیقاً همان حالت خشک است (حدود 27.8 کیلوژول بر متر مربع)، در حالی که نایلون‌های کربنی با جذب رطوبت نرم‌تر می‌شوند.
مقادیر طبق دیتاشیت‌ها و مقایسه‌های رسمی همان سازنده برای هر گرید است.
نقطهٔ ضعف PPS-CF: شکنندگی میان لایهها
PPS-CF شکننده‌ترین گرید کربنی در جهت ارتفاع است: استحکام کششی میان لایهها حدود 24 در برابر حدود 87 مگاپاسکال در صفحهٔ لایهها، و مقاومت ضربه میان لایهها حدود 2.8 کیلوژول بر متر مربع، در برابر حدود 15.5 برای PA6-CF. یعنی قطعه در صفحهٔ لایهها سفت و مقاوم است، اما ضربه یا کشش در جهت ارتفاع، لایهها را از هم جدا می‌کند.
جهت چاپ تعیین‌کننده است
بار، کشش و ضربه باید در صفحهٔ لایهها باشد؛ جهت چاپ قطعه پیش از سفارش بر اساس مسیر بار بررسی میشود.
برای قطعات ضربه‌پذیر
اگر قطعه ضربه یا لرزش شدید می‌بیند و دمای کاری اجازه می‌دهد، PAHT-CF یا PA6-CF چقرمگی میان لایه‌ای بسیار بیشتری دارند.
آنیل و چقرمگی
سازنده هشدار می‌دهد آنیل ممکن است چقرمگی قطعه را کم کند؛ آنیل به کاربرد قطعه بستگی دارد.
ویژگی‌های کلیدی فیلامنت PPS-CF
بیشترین تحمل حرارت
دمای تغییر شکل حرارتی حدود 264 درجه؛ به گفتهٔ سازنده کارکرد پیوسته در دمای بیش از 200 درجه.
مقاوم در برابر شعله
رتبهٔ UL94 V-0؛ خودخاموش‌شونده پس از دور شدن از شعله.
جذب آب نزدیک به صفر
جذب آب اشباع حدود 0.05 درصد و خواص ثابت در رطوبت.
مقاومت شیمیایی
پلیمر PPS به مقاومت شیمیایی بسیار خوب شناخته میشود؛ سازگاری با مادهٔ شیمیایی خاص هر پروژه بررسی میشود.
سفت و پایدار
مدول خمشی حدود 7160 مگاپاسکال و تغییر ابعاد ناچیز با رطوبت و حرارت.
گزینه‌ای برای قطعات برقی داغ
ترکیب عایق بودن پایهٔ پلیمری، مقاومت در برابر شعله و تحمل حرارت.
PPS-CF در مقایسه با کامپوزیتهای دیگر
PPS-CF را کنار PPA-CF، PET-CF، PAHT-CF و PA6-CF روی نمودار ببینید یا متریال‌ها و پارامترهای دیگر را انتخاب کنید.
دنبال چه چیزی هستی؟ یک کاربرد را انتخاب کن تا متریال‌های مناسبش روشن شوند
🏆 برندهٔ هر پارامتر بین متریال‌های انتخاب‌شده
| پارامتر | PLA | PETG | ABS | ASA | PC | TPU | TPE | PA11 | PA12 | PA66 | PA6-CF | PA6-GF | PAHT-CF | PPA-CF | PPS-CF | PET-CF | PVB | Wood |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| استحکام | 6 | 6 | 5 | 5 | 7 | 4 | 2 | 6 | 6 | 7 | 8 | 7 | 8 | 9 | 8 | 7 | 5 | 3 |
| سفتی | 7 | 5 | 5 | 5 | 6 | 1 | 1 | 4 | 4 | 6 | 9 | 8 | 9 | 10 | 10 | 8 | 6 | 6 |
| مقاومت ضربه | 3 | 6 | 6 | 6 | 8 | 10 | 8 | 9 | 8 | 8 | 6 | 6 | 6 | 5 | 4 | 4 | 3 | 2 |
| انعطاف‌پذیری | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 10 | 10 | 5 | 5 | 3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 |
| مقاومت حرارتی | 2 | 4 | 6 | 6 | 8 | 4 | 3 | 6 | 6 | 7 | 7 | 7 | 9 | 10 | 10 | 6 | 2 | 2 |
| مقاومت شیمیایی | 3 | 7 | 5 | 6 | 6 | 7 | 6 | 7 | 8 | 7 | 7 | 7 | 8 | 8 | 10 | 7 | 3 | 3 |
| مقاومت در فضای باز | 3 | 5 | 4 | 9 | 6 | 6 | 5 | 6 | 6 | 5 | 6 | 6 | 6 | 6 | 7 | 6 | 3 | 2 |
| صرفهٔ اقتصادی | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 6 | 6 | 5 | 5 | 5 | 4 | 5 | 3 | 2 | 2 | 4 | 6 | 8 |
جمع‌بندی و پیشنهاد
امتیازها نسبی و از 0 تا 10 هستند و بر اساس خواص شناخته‌شدهٔ هر نوع متریال تعیین شده‌اند؛ برای انتخاب اولیه به کار می‌روند و جای دیتاشیت را نمی‌گیرند. عدد دقیق خواص در صفحهٔ هر متریال آمده و خواص گریدهای مختلف یک متریال با هم فرق دارد؛ پیش از ساخت، انتخاب با کارشناسان بررسی میشود.
PPS-CF یا PPA-CF یا PET-CF یا PAHT-CF؟
| ویژگی | PPS-CF | PPA-CF | PET-CF | PAHT-CF |
|---|---|---|---|---|
| استحکام خمشی X-Y | 142 MPa | 208 MPa | 131 MPa | 125 MPa |
| استحکام خمشی میان لایهها (Z) | 36 MPa | 63 MPa | 49 MPa | 61 MPa |
| مقاومت ضربه میان لایهها (Z) | 2.8 kJ/m² | 4.3 kJ/m² | 4.5 kJ/m² | 13.3 kJ/m² |
| دمای تغییر شکل (0.45 MPa) | 264 °C | 227 °C | 205 °C | 194 °C |
| جذب آب اشباع | 0.05 % | 1.30 % | 0.37 % | 0.88 % |
مقادیر طبق دیتاشیت‌ها و صفحه‌های رسمی همان سازنده برای هر گرید است.
PPS-CF را انتخاب کنید اگر قطعه داغ‌تر از توان گریدهای دیگر است، باید در برابر شعله ایمن باشد یا با رطوبت و مواد شیمیایی سروکار دارد، و بار اصلی در صفحهٔ لایه‌هاست.
PPA-CF را انتخاب کنید اگر سفتی و استحکام بیشتر از تحمل حرارت مهم است؛ PET-CF اگر قطعه گرم و مرطوب است اما دمای PPS-CF لازم نیست؛ و PAHT-CF اگر قطعه ضربه و لرزش می‌بیند.
نکات طراحی قطعه برای PPS-CF
بار در صفحهٔ لایهها
استحکام کششی میان لایهها حدود یک‌چهارم صفحهٔ لایه‌هاست؛ جهت چاپ را بر اساس مسیر بار انتخاب کنید.
پرهیز از ضربه و کشش در جهت ارتفاع
زائده‌ها، گیره‌ها و اتصال‌های کلیک‌شونده نباید عمود بر لایهها بار بگیرند.
گوشه‌های گرد و ضخامت کافی
در متریالی به این شکنندگی میان لایهها، گوشهٔ تیز و دیوارهٔ نازک نقطهٔ شروع ترک است.
مهرهٔ جاسازی‌شده
برای رزوه‌ها، مهرهٔ فلزی جاسازی‌شده بهتر از رزوهٔ مستقیم در قطعه است.
تنظیمات پرینت فیلامنت PPS-CF
| دمای نازل | 310 تا 340 °C |
|---|---|
| دمای محفظه | 60 تا 90 °C |
| خشک کردن پیش از چاپ | 100 تا 140 °C، 8 تا 12 ساعت |
| آنیل پس از چاپ | 180 تا 220 °C، 6 تا 12 ساعت |
| نازل | فولادی سخت‌کاری‌شده |
محفظهٔ بسیار گرم
PPS-CF گرم‌ترین محفظه را در میان فیلامنت‌های رایج میخواهد؛ برای همین ابعاد قابل ساخت با این متریال ممکن است از حجم کامل دستگاه کمتر باشد و هنگام سفارش بررسی میشود.
خشک کردن و آنیل در دمای بالا
خشک کردن و آنیل به آون با گردش هوا و دمای یکنواخت نیاز دارند؛ سازنده هشدار می‌دهد آنیل ممکن است تغییر شکل و کاهش چقرمگی به همراه داشته باشد.
مقادیر طبق دیتاشیت رسمی سازندهٔ فیلامنت است؛ برای گریدهای دیگر، توصیهٔ سازندهٔ همان فیلامنت ملاک است.
کاربردهای فیلامنت PPS-CF
قاب و قطعات تجهیزات برقی
قطعاتی که باید در برابر شعله ایمن، عایق و مقاوم به حرارت باشند.
پرینت سه بعدی در مخابراتقطعات محفظهٔ موتور
براکت و قطعات کاربردی در محیط داغ خودرو، با بررسی بار و ضربه.
پرینت سه بعدی در خودروسازیتجهیزات صنعتی داغ
قطعات ماشین‌آلات و فرآیندهایی که دمای کاری بالا دارند.
پرینت سه بعدی در مهندسیمحیطهای شیمیایی و مرطوب
قطعاتی در تماس با رطوبت یا مواد شیمیایی، با بررسی سازگاری.
پرینت سه بعدی در مهندسیهوافضا و پهپاد
قطعات سبک و سفت در نزدیکی منابع حرارت، بدون ضربهٔ شدید.
پرینت سه بعدی در هوافضانمونهٔ عملکردی دما بالا
آزمون قطعه در شرایط حرارتی واقعی پیش از تولید.
پرینت سه بعدی در تحقیق و توسعه
محدودیت‌های فیلامنت PPS-CF و جایگزین‌ها
شکنندگی میان لایهها
کمترین چقرمگی در جهت ارتفاع؛ برای قطعات ضربه‌پذیر PAHT-CF یا PA6-CF.
چاپ بسیار تخصصی
نازل 310 تا 340 درجه، محفظهٔ 60 تا 90 درجه و خشک کردن در دمای بالا لازم است.
ابعاد قطعه
به دلیل نیاز به محفظهٔ بسیار گرم، ابعاد قابل ساخت هنگام سفارش بررسی میشود.
هزینه
از گران‌ترین فیلامنت‌های رایج است؛ برای قطعاتی که این تحمل حرارت لازم ندارند، گریدهای دیگر اقتصادی‌ترند.
انعطاف بسیار کم
برای قطعات منعطف یا لولادار مناسب نیست.
جایگزین فلز پرتنش نیست
برای قطعات فلزی پرتنش یا داغ‌تر، پرینت فلزی SLM مناسب است.
سوالات متداول فیلامنت PPS-CF
فیلامنت PPS-CF چیست؟
کامپوزیتی از پلیفنیلن سولفید و الیاف کوتاه کربن برای پرینت FDM، با بیشترین تحمل حرارت در میان کامپوزیتهای کربنی رایج، رتبهٔ شعلهٔ UL94 V-0 و جذب آب نزدیک به صفر.
مقاومت حرارتی PPS-CF چقدر است؟
طبق دیتاشیت رسمی سازندهٔ فیلامنت، دمای تغییر شکل حرارتی زیر بار 0.45 مگاپاسکال حدود 264 درجه و دمای ذوب حدود 284 درجه است؛ سازنده کارکرد پیوسته در دمای بیش از 200 درجه را اعلام می‌کند.
UL94 V-0 یعنی چه؟
بالاترین رتبهٔ رایج در آزمون عمودی شعله؛ نمونه پس از دور شدن از شعله ظرف چند ثانیه خاموش میشود و قطره‌های شعله‌ور نمی‌ریزد. به گفتهٔ سازنده، PPS-CF این رتبه را دارد.
آیا PPS-CF در برابر رطوبت مقاوم است؟
بله؛ جذب آب اشباع آن حدود 0.05 درصد است و مقاومت ضربهاش در حالت مرطوب همان حالت خشک است.
نقطهٔ ضعف PPS-CF چیست؟
شکنندگی میان لایهها؛ استحکام کششی در جهت ارتفاع حدود 24 مگاپاسکال و مقاومت ضربه حدود 2.8 کیلوژول بر متر مربع است. بار و ضربه باید در صفحهٔ لایهها باشد.
PPS-CF بهتر است یا PPA-CF؟
برای بیشترین تحمل حرارت، مقاومت در برابر شعله و رطوبت PPS-CF؛ برای بیشترین سفتی و استحکام و استحکام بهتر میان لایهها PPA-CF.
آیا PPS-CF در برابر مواد شیمیایی مقاوم است؟
پلیمر PPS به مقاومت شیمیایی بسیار خوب شناخته میشود؛ با این حال سازگاری قطعه با مادهٔ شیمیایی، دما و غلظت مشخص هر پروژه باید بررسی شود.
PPS-CF چه تنظیمات چاپی لازم دارد؟
طبق دیتاشیت رسمی سازندهٔ فیلامنت، نازل 310 تا 340 درجه، محفظهٔ 60 تا 90 درجه، نازل سخت‌کاری‌شده، خشک کردن فیلامنت در 100 تا 140 درجه به مدت 8 تا 12 ساعت و در صورت نیاز آنیل در 180 تا 220 درجه.
حداکثر ابعاد قطعه با PPS-CF چقدر است؟
چون چاپ PPS-CF محفظهٔ بسیار گرم میخواهد، ابعاد قابل ساخت با این متریال ممکن است از حجم کامل دستگاه کمتر باشد و هنگام سفارش بررسی میشود.
هزینهٔ ساخت قطعه با PPS-CF چطور محاسبه میشود؟
بر اساس حجم و وزن قطعه، زمان چاپ، درصد پرشدگی، تعداد و آنیل در صورت نیاز؛ PPS-CF از گران‌ترین فیلامنت‌های رایج است. با آپلود فایل در پنل آنلاین برآورد قیمت را می‌بینید.
فایل سه بعدی قطعه را بفرستید؛ گرید کربنی مناسبش را پیشنهاد می‌کنیم
کارشناسان مادا تکنولوژی بر اساس دما، شعله، رطوبت، مواد شیمیایی و ضربه‌ای که قطعه می‌بیند، از میان PPS-CF و دیگر کامپوزیتهای کربنی یا پرینت فلزی، مناسب‌ترین گزینه، ابعاد و جهت چاپ را پیشنهاد می‌کنند.