Поликарбонат (PC) в 3D-печати: свойства, применение, настройки
Поликарбонат сохраняет свойства от -140 до +150 ℃ и отличается ударопрочностью, но требователен к принтеру. Разбираем сильные и слабые стороны и режимы печати.
Чем выделяется поликарбонат
Большинство распространённых материалов для печати начинают размягчаться при 60–90 ℃, а при охлаждении ниже -10 ℃ становятся хрупкими. Поликарбонат, или PC, — едва ли не единственный пластик для домашних принтеров, который не меняет свойств в диапазоне от -140 до +150 ℃. Кипяток ему не вредит, поэтому из него можно делать хомуты для труб отопления, пробки радиаторов, детали морозильников и кондиционеров, автомобильные запчасти для круглогодичной эксплуатации.
Показателен простой опыт: два одинаковых бруска, из PETG и из PC, на несколько секунд опускают в кипящую воду и затем одинаково нагружают на изгиб. Брусок из PETG деформируется, поликарбонатный ведёт себя заметно иначе.
Достоинства материала
- Прочность и жёсткость: PC считается самым жёстким из термопластов, а по ударопрочности ему нет равных — из него делают спортивные каски, защитные стёкла, теплицы, выдерживающие крупный град.
- Прозрачность: без красителей материал прозрачен, как стекло, что удобно для плафонов и светильников.
- Безопасность: нетоксичен в горячем и холодном виде, применяется в пищевой промышленности и медицине, подходит для посуды.
- Обработка: хорошо точится, сверлится, строгается, шлифуется и окрашивается.
- Внешний вид: поверхность гладкая, но не глянцевая, на ощупь тёплая, напоминает дерево.
- Химическая стойкость: не реагирует на большинство кислот, щелочей и спиртов, масло, бензин, ацетон; не подвержен биоразложению.
Недостатки и ограничения
Главная сложность при печати — высокая термоусадка, из-за которой возникают те же проблемы, что у ABS: искажение геометрии, расслоение, отрыв от стола, чувствительность к сквознякам. Нагрев платформы до 120 ℃ и адгезивы помогают не всегда; в идеале нужна термокамера, лучше активная.
Температура сопла для разных партий составляет от 250 до 310 ℃, и не каждый бытовой принтер на это способен — возможности своего аппарата стоит проверить заранее. Материал очень гигроскопичен: перед печатью пруток сушат несколько часов, а хранят в герметичном пакете.
Ещё одно серьёзное ограничение — разрушение под ультрафиолетом. На открытом солнце изделия без защиты использовать не рекомендуется; их укрывают или окрашивают. Кроме того, PC не выдерживает дихлорметан и дихлорэтан, аммиак, ряд концентрированных кислот и органических растворителей, хотя у большинства пластиков такой список длиннее. Выбор цветов невелик: чаще всего встречаются натуральный прозрачный, белый и чёрный пруток, поскольку материал относится скорее к инженерным.
Режимы печати
К столу поликарбонат прилипает плохо: надёжного сцепления добиваются при температуре 100 ℃ и выше с предварительно нанесённым 3D-лаком или другим адгезивом и без движения воздуха вокруг детали. При перемещениях над моделью рекомендуется поднимать экструдер по оси Z, чтобы сопло не ударило по уже напечатанным элементам.
| Температура сопла | 250–310 ℃ |
| Температура стола | 100–120 ℃ |
| Скорость печати | 30–60 мм/с |
| Высота слоя | 25–75% диаметра сопла, оптимально 50% |
| Рабочий диапазон изделий | от -140 до +150 ℃ |
Где применяют
- нагруженные функциональные детали и крепёж;
- автомобильные детали;
- инструменты, хомуты и зажимы;
- ёмкости для жидкостей, в том числе горячих;
- детали медицинского оборудования и пищевых производств, посуда;
- декоративные изделия.
Об износостойкости поликарбоната данных мало: теоретически она не хуже, чем у PETG и ABS, но для шестерён и шарниров материал широко не используется. Для таких узлов предпочтительнее нейлон, а PC может служить жёсткой несущей частью конструкции.
Итог
Поликарбонат — прочный, жёсткий, термо- и морозостойкий материал с хорошей химической стойкостью, удобный в механической обработке. Сложность печати не позволяет использовать его повседневно, но для деталей, работающих в условиях, недоступных другим пластикам, он подходит лучше остальных.