H�adanie vhodn�ch materi�lov pre 3D tla� so spolo�nos�ou VELOX CMS s.r.o.

Manuel Delgado, mana�er pro trh 3D tisku u spole�nosti VELOX, p�edstavuje n�které nové speciální materiály pro výrobu vláken a prášk�.

P�i výrob� funk�ních produkt� s pou�itím aditivních výrobních technologií je nalezení vhodné suroviny naprosto klí�ové. Zvolená surovina musí jednak umo��ovat dosa�ení po�adované p�esnosti, a jednak musí disponovat fyzikálními a mechanickými vlastnostmi pot�ebnými pro danou aplikaci. Zatímco nap�íklad v leteckém a automobilovém pr�myslu se aditivní výroba ji� stala b�ným standardem, v oblastech jako je léka�ský pr�mysl a pr�mysl obalových hmot se aditivní technologie zatím uplat�ují jen u zlomku produkce pro koncové pou�ití. 

Jedním z hlavních d�vod� jsou omezení plynoucí z nejr�zn�jších regula�ních norem a pokyn�. Na sou�ásti stroj� (ozubená kola a podobn�) se toti� vztahují zcela jiná pravidla ne� nap�íklad na obaly na potraviny. V evropských zemích musí plastové materiály p�icházející do p�ímého styku s potravinami spl�ovat Na�ízení 10/2011/EU. Celosv�tov� navíc podléhají schválení americkým Ú�adem pro kontrolu potravin a lé�iv (FDA).

Další, podstatn� prozai�t�jší p�í�ina pomalého pronikání aditivních technologií do potraviná�ského a léka�ského pr�myslu se týká povrchové struktury výrobk�. Ob� odv�tví po�adují �istotu a sterilitu, její� dosa�ení je vzhledem k poréznímu povrchu výrobk� zhotovených 3D tiskem obtí�né, a to zejména v místech, kde se jednotlivé vrstvy spojují. Jedná se tedy o metodu p�ijatelnou pro ov��ení samotné koncepce výrobku, nikoliv však pro výrobu funk�ních díl�. Zde je zapot�ebí pravidelné �išt�ní výrobk� chemickými a parními �isticími prost�edky.

Metoda modelování depozicí taveniny plastu ozna�ovaná jako Fused Deposition Modelling (FDM), p�ípadn� jako Fused Filament Fabrication (FFF) vyu�ívá p�edevším dvou materiál�: akrylonitrilbutadienstyrenu (ABS) a kyseliny polymlé�né (PLA). V obou p�ípadech jde o termoplasty, které po zah�átí p�echázejí do plastického stavu a p�ed zchladnutím je lze tvá�et. ABS je termoplast na bázi oleje, uplat�ující se díky své odolnosti a pevnosti nap�íklad p�i výrob� díl� v automobilovém pr�myslu. Naproti tomu PLA má organický základ a její nízká teplota tání je sice pro 3D tisk p�íznivá, ale vzniklé díly jsou sou�asn� náchylné ke kroucení, praskání �i natavení.

�ádný z výše uvedených materiál� nebyl a� dosud vhodný pro léka�ský ani potraviná�ský pr�mysl. Situaci zm�nila a� firma VELOX, zavedený distributor širokého portfolia plastových materiál� i aditiv pro nejr�zn�jší pr�myslová odv�tví od automobilového pr�myslu a� po zdravotnictví a potraviná�ství. Mezi specializované dodavatele firmy pat�í SK Chemicals, Trinseo, Lubrizol a Carlfors Bruk, jejich� suroviny byly schváleny Ú�adem pro kontrolu potravin a lé�iv, jsou certifikovány pro pou�ití v léka�ství anebo se pro aditivní výrobu hodí z jiného d�vodu.

Polymer MAGNUM ABS od firmy Trinseo prošel testem biokompatibility podle normy ISO 10993 a byl tedy schválen pro pou�ití v léka�ství. Výrobky mají dokonale lesklý povrch a vyzna�ují se dobrou rázovou pevností, díky �emu� se velmi dob�e hodí pro léka�ské aplikace. Jiný materiál od spole�nosti Trinseo vykazuje dokonalou tepelnou stabilitu i p�i vysokých teplotách a je odolný v��i ho�ení i p�sobení agresivních chemikálií, tak�e p�edstavuje ideální �ešení pro aplikace vy�adující pravidelnou parní sterilizaci �i chemické �išt�ní. Co se tý�e alternativy k PLA, jeden z produkt� nové �ady Skyplete od firmy SK Chemicals je po �íhání odolný v��i teplotám a� do 100 °C.

To však zdaleka není vše, co firma VELOX pro 3D tisk nabízí. Mezi další zajímavé materiály pat�í biologicky odbouratelný PETG (polyethylentereftalát-glykol) od SK Chemicals, termoplastické polyuretany a elastomery (TPU/TPE) od firem Lubrizol a SK Chemicals i další in�enýrské polymery. Mezi d�le�ité výkonnostní charakteristiky uvedených materiál� pat�í vysoká elasticita a tuhost, nízká absorpce vlhkosti, vynikající mechanické vlastnosti, dobrá odolnost v��i chemikáliím a vysoká pr�hlednost.

Dalším revolu�ním materiálem je PEEK (polyetheretherketon). Jedná se o semikrystalický termoplast odolný v��i �ad� chemikálií. Díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem, jako je vysoká odolnost v��i mechanickému opot�ebení a stabilita p�i vysokých teplotách, se PEEK dokonale hodí pro �adu pr�myslových aplikací. Firma VELOX uvádí pod svojí zna�kou PrimeTec® na trh PEEK 20G. Po�áte�ní výsledky srovnávacího testování u r�zných výrobc� vláken jsou velmi slibné a ukazují na zna�ný pr�myslový potenciál tohoto materiálu.

Vedle vláken pro 3D tisk má firma VELOX ve svém portfoliu i prášky a aditiva pro selektivní laserové slinování (SLS). Pro zvýšení tepelné odolnosti a vodivosti lze do sm�si p�idat atomizovaný hliníkový prášek od spole�nosti Calfors Bruk. Výrobek tím sou�asn� získá metalický vzhled.

Ke zvýšení tvrdosti a tuhosti díl� poslou�í sklen�né kuli�ky od firmy Potters. Kuli�ky dále mohou sní�it pot�ebný stupe� napln�ní aditivy. Obsahem dutých kuli�ek lze sou�asn� sní�it hmotnost výrobku. Další výhoda pou�ití sklen�ných kuli�ek jako�to plniva spo�ívá ve výrazném zlepšení tepelné stability, tak�e výsledné výrobky jsou vhodné i pro vysokoteplotní aplikace. 

Dalším, nemén� atraktivním plnivem je mleté uhlíkové vlákno dodávané spole�ností Zoltek pod obchodním názvem Panex PX30MF. Uhlíková vlákna prop�j�ují výrobk�m antistatické vlastnosti a zaru�ují dobrou vodivost i lepší mechanický odpor.

Krom� celosv�tového rozší�ení a kvalifikovaných prodejních a marketingových slu�eb poskytuje firma VELOX výrobc�m vláken a prášk� pro SLS technologii i mno�ství odborných technických znalostí. Ve spolupráci se špi�kovými dodavateli z celého sv�ta m��e specializovaná sekce spole�nosti VELOX zam��ená na aditivní výrobu nabídnout materiály vyhovující po�adavk�m tém�� jakékoliv FDM/FFF �i SLS aplikace.