أعلنت شركة TPM3D أن مسحوق النايلون 12 المملوء بالألياف الزجاجية، بريسيميد 1171 GF30 FR أسودوقد حققت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة في تقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) إنجازاً كبيراً. تصنيف UL94 5VA، وهو أعلى تصنيف في معيار UL 94 الخاص بقابلية اشتعال المواد البوليمرية.
تمثل هذه النتيجة تقدماً تقنياً في مجال الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) في التطبيقات التي تتطلب مقاومة اللهب، والاستقرار الحراري، والامتثال للوائح التنظيمية، بما في ذلك الأجهزة المنزلية، والمركبات الكهربائية، والإلكترونيات الخاصة بالسيارات.
مواد SLS في التطبيقات بالغة الأهمية للسلامة
تُستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية SLS على نطاق واسع في النماذج الأولية الوظيفية والإنتاج بكميات صغيرة نظرًا لسير العمل الخالي من الأدوات، وقدرتها على إنتاج أشكال هندسية معقدة، ودورات التكرار القصيرة نسبيًا.
ومع ذلك، في الصناعات الخاضعة للتنظيم، كان اعتماد التصنيع الإضافي القائم على البوليمر محدودًا بسبب قيود المواد، لا سيما في أداء مقاومة اللهب.
يعالج تصنيف UL94 5VA هذا القيد من خلال تمكين الأجزاء البوليمرية المصنعة بالإضافة من تلبية أعلى مستوى من مقاومة اللهب المحدد في معيار UL 94.
UL94 5VA: التعريف وشروط الاختبار
يُعد معيار UL 94 طريقة شائعة الاستخدام لاختبار قابلية اشتعال البوليمرات. ويصنف المواد من HB إلى V-2 وV-1 وV-0، حيث يمثل 5VB و5VA الفئات الأكثر صرامة.
بينما يقوم V-0 بتقييم سلوك الإطفاء الذاتي، يتطلب معيار 5VA مقاومة للاحتراق الكامل تحت اختبار اللهب بقدرة 500 واط المطبق على عينات مسطحة.
بعبارات مبسطة:
- الإصدار 0: تنطفئ المادة ذاتيًا خلال فترات زمنية محددة
- 5 فولت أمبير: لا تحترق المادة عند تعرضها للهب عالي الطاقة
يُعد هذا التمييز ذا صلة بتطبيقات مثل أغلفة البطاريات، والمكونات الكهربائية ذات الجهد العالي، والأنظمة الكهربائية غير المراقبةحيث يجب تقليل انتشار اللهب إلى أدنى حد.
معايير الاختبار العامة (اختبار HB الأفقي | ينطبق على جميع التصنيفات)
| شرط الاختبار | معدل الحرق | درجة القابلية للاشتعال |
|---|---|---|
| سُمك العينة: 3-13 مم | ≤40 مم/دقيقة | HB |
| سُمك العينة: أقل من 3 مم | ≤75 مم/دقيقة | HB |
| ينطفئ اللهب قبل علامة المرجع (طول القياس من 25 إلى 100 مم) | =0 مم/دقيقة | HB |
معايير اختبار الاحتراق الرأسي (اختبار اللهب الرأسي V-0 / V-1 / V-2)
| شرط الاختبار | V‑0 | V‑1 | V‑2 |
|---|---|---|---|
| مدة استمرار اللهب بعد تطبيق اللهب الواحد (ثانية) | ≤ 10 | ≤ 30 | ≤ 30 |
| إجمالي وقت اللهب اللاحق التراكمي عبر 10 عمليات إشعال (ثانية) | ≤ 50 | ≤ 250 | ≤ 250 |
| مدة استمرار اللهب والتوهج بعد تطبيق اللهب الثاني (s) | ≤ 30 | ≤ 60 | ≤ 60 |
| قطرات اللهب تشعل مؤشر القطن | لا | لا | نعم |
| ينتشر اللهب إلى مشبك العينة (احتراق كامل للعينة) | لا | لا | لا |
معايير الاختبار الرأسي عالي الجودة (اختبار اللهب عالي الكثافة 5VA / 5VB)
| شرط الاختبار | 5VA | 5VB |
|---|---|---|
| إجمالي اللهب اللاحق والتوهج اللاحق بعد 5 تطبيقات للهب لكل عينة (عينات) | ≤ 60 | ≤ 60 |
| قطرات اللهب تشعل مؤشر القطن | لا | لا |
| اختراق كامل للثقب في العينة (سمك أقل من 3 مم) | لا | نعم |
نظرة عامة على المادة: Precimid1171 GF30 FR BLK
Precimid1171 GF30 FR BLK هو مسحوق PA12 مدعم بنسبة 30% من الألياف الزجاجية مصمم خصيصًا للتصنيع الإضافي بتقنية SLS.
تجمع هذه المادة بين خصائص مقاومة اللهب والتقوية الميكانيكية لتحقيق توازن بين:
- صلابة
- المقاومة الحرارية
- استقرار الأبعاد
تشمل الخصائص الرئيسية ما يلي:
- مقاومة اللهب UL94 5VA
- تركيبة خالية من الهالوجينات متوافقة مع متطلبات RoHS وREACH وPOPs
- درجة حرارة الانحراف الحراري تصل إلى 170 درجة مئوية (0.45 ميجا باسكال)
- التوافق مع الأشكال الهندسية المعقدة المنتجة عبر تقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) بدون أدوات
هذه المادة مخصصة للاستخدام في الأجزاء الوظيفية النهائية في التطبيقات الصناعية الخاضعة للتنظيم.
مواصفات بريسيميد 1171 GF30 FR BLK
| خصائص ميكانيكية | طريقة اختبار | متري |
| لون الجزء | مرئي | الرماد الأسود |
| كثافة | DIN 53466 | 1.25 g / cm³ |
| استطالة عند الكسر | ASTM D638 | 2.6% |
| قوة العاطفة | ASTM D790 | 63 ميغاباسكال |
| معامل العاطفة | ASTM D790 | 2,800 ميغاباسكال |
| درجة حرارة انحراف القلب 0.45 ميجا باسكال | ASTM D648 | 170 |
| درجة حرارة انحراف القلب 1.82 ميجا باسكال | ASTM D648 | 133 |
| قوة الشد | ASTM D638 | 40 ميغاباسكال |
| معامل الشد | ASTM D638 | 3,500 ميغاباسكال |
| قوة تأثير IZOD مع الشق | ASTM D256 | 18 ي/م |
| قوة تأثير IZOD بدون شق | ASTM D256 | 82 ي/م |
البيئة التنظيمية
يستمر الطلب على البوليمرات الهندسية المقاومة للهب في الازدياد مع ازدياد صرامة المتطلبات التنظيمية.
في الاتحاد الأوروبي، تشمل الأطر ذات الصلة ما يلي:
- قيود توجيه RoHS على المواد الخطرة
- لائحة REACH، بما في ذلك قائمة المواد المرشحة شديدة الخطورة التي تتجاوز 250 مادة اعتبارًا من عام 2026
- متطلبات سلامة المنتج للمعدات الكهربائية والإلكترونية
وقد زادت هذه اللوائح من متطلبات تتبع المواد، والامتثال الكيميائي، وأداء السلامة الحرارية على المدى الطويل.
نتائج اختبار UL 94:2024
تم اختبار Precimid1171 GF30 FR BLK بواسطة مختبرات خارجية وفقًا لـ UL 94: 2024، باستخدام اختبار اللهب العمودي بقدرة 500 واط على عينات بسمك 10 مم.
وتشمل النتائج:
- إجمالي وقت اللهب اللاحق والتوهج اللاحق أقل من 60 ثانية
- عدم احتراق العينات
- عدم اشتعال مادة مؤشر القطن
تستوفي المادة متطلبات تصنيف UL94 5VA.
التطبيقات في القطاعات الصناعية
إن الجمع بين مقاومة اللهب، وتقوية الألياف الزجاجية، وقابلية التصنيع بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) يتيح استخدامها في العديد من القطاعات:
الأجهزة المنزلية
المفاتيح، والموصلات، وهياكل المحركات، والمكونات الهيكلية في أنظمة التدفئة والتبريد.
المركبات الكهربائية (EVs)
الهياكل الداخلية لحزمة البطارية، وأغلفة مرحلات الجهد العالي، ومكونات عزل قضبان التوصيل، وأجزاء نظام الشحن.
الكترونيات السيارات
أغلفة وحدة التحكم الإلكترونية، وحاويات المستشعرات، وصناديق الصمامات، وأنظمة التوصيل المعرضة لدرجات حرارة مرتفعة.
معدات صناعية
أغلفة قواطع الدائرة، ومكونات مفاتيح التبديل، وأجزاء العزل للإنتاج بكميات صغيرة.
تطبيقات الفضاء
مكونات داخلية خفيفة الوزن ونماذج أولية وظيفية تتطلب مقاومة للهب.
اعتبارات التصنيع بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر
عند استخدامها مع أنظمة TPM3D SLS مثل منصة P360يدعم Precimid1171 GF30 FR BLK سير عمل يلغي متطلبات الأدوات.
تشمل المزايا الرئيسية ما يلي:
- الإنتاج الرقمي المباشر للأجزاء (CAD إلى الجزء)
- دمج الأشكال الهندسية المعقدة في تصميمات واحدة
- إمكانية إعادة استخدام المسحوق لتقليل هدر المواد في الإنتاج بكميات صغيرة
خاتمة
يوسع تصنيف UL94 5VA نطاق التطبيقات المحتملة للطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية SLS لتشمل البيئات ذات متطلبات السلامة الصارمة من اللهب.
من خلال الجمع بين تقوية الألياف الزجاجية والأداء الحراري المرتفع ومقاومة اللهب عالية المستوى، فإن Precimid1171 GF30 FR BLK يُمكّن من إنتاج مكونات بوليمرية وظيفية للصناعات الخاضعة للتنظيم حيث يكون أداء السلامة أمرًا بالغ الأهمية.
تواصل شركة TPM3D تطوير أنظمة مواد SLS لدعم تطبيقات التصنيع الإضافي الصناعية التي تتطلب أداءً ميكانيكيًا وحراريًا تم التحقق منه.
