TPM3D đã thông báo rằng bột nylon 12 gia cường sợi thủy tinh của họ, Precimid1171 GF30 FR BLKVật liệu này, được sử dụng trong công nghệ sản xuất bồi đắp bằng thiêu kết laser chọn lọc (SLS), đã đạt được thành tựu đáng kể. Đạt tiêu chuẩn UL94 5VA, đây là cấp độ phân loại cao nhất trong tiêu chuẩn chống cháy UL 94 dành cho vật liệu polymer.
Kết quả này thể hiện một bước tiến kỹ thuật cho công nghệ in 3D SLS trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống cháy, ổn định nhiệt và tuân thủ các quy định, bao gồm: thiết bị gia dụng, xe điện (EV) và thiết bị điện tử ô tô.
Vật liệu SLS trong các ứng dụng quan trọng về an toàn
Công nghệ in 3D SLS được sử dụng rộng rãi trong việc tạo mẫu chức năng và sản xuất số lượng nhỏ nhờ quy trình làm việc không cần dụng cụ, khả năng tạo ra các hình dạng phức tạp và chu kỳ lặp lại tương đối ngắn.
Tuy nhiên, trong các ngành công nghiệp được quản lý chặt chẽ, việc áp dụng công nghệ sản xuất bồi đắp dựa trên polymer bị hạn chế bởi các ràng buộc về vật liệu, đặc biệt là về khả năng chống cháy.
Tiêu chuẩn UL94 5VA khắc phục hạn chế này bằng cách cho phép các bộ phận polymer được sản xuất bằng phương pháp in 3D đáp ứng mức độ chống cháy cao nhất được quy định trong tiêu chuẩn UL 94.
UL94 5VA: Định nghĩa và Điều kiện thử nghiệm
Tiêu chuẩn UL 94 là một phương pháp kiểm tra khả năng bắt lửa của polyme được sử dụng rộng rãi. Nó phân loại vật liệu từ HB đến V-2, V-1 và V-0, trong đó 5VB và 5VA đại diện cho các loại nghiêm ngặt nhất.
Trong khi V-0 đánh giá hành vi tự dập tắt, Công suất 5VA yêu cầu khả năng chống cháy xuyên thủng dưới thử nghiệm ngọn lửa 500W áp dụng cho các mẫu phẳng..
Nói một cách đơn giản:
- V-0: Vật liệu tự tắt trong thời gian xác định.
- 5VA: Vật liệu này không bị cháy xuyên qua khi tiếp xúc với ngọn lửa năng lượng cao.
Sự phân biệt này có liên quan đến các ứng dụng như sau: vỏ pin, linh kiện điện cao áp và hệ thống điện không người giám sátTrong đó, sự lan truyền của ngọn lửa phải được giảm thiểu.
Tiêu chí kiểm tra chung (Kiểm tra ngang HB | Áp dụng cho tất cả các cấp bậc)
| Điều kiện kiểm tra | Tốc độ đốt cháy | Mức độ dễ cháy |
|---|---|---|
| Độ dày mẫu: 3–13 mm | ≤40 mm/phút | HB |
| Độ dày mẫu: <3 mm | ≤75 mm/phút | HB |
| Ngọn lửa tắt trước vạch tham chiếu (chiều dài đo 25~100 mm) | =0 mm/phút | HB |
Tiêu chí thử nghiệm cháy thẳng đứng (Thử nghiệm ngọn lửa thẳng đứng V-0 / V-1 / V-2)
| Điều kiện kiểm tra | V-0 | V-1 | V-2 |
|---|---|---|---|
| Thời gian cháy âm ỉ sau mỗi lần đốt lửa (giây) | ≤ 10 | ≤ 30 | ≤ 30 |
| Tổng thời gian cháy âm tích lũy qua 10 lần đánh lửa (giây) | ≤ 50 | ≤ 250 | ≤ 250 |
| Thời gian tàn lửa kết hợp + thời gian dư âm sau lần đốt lửa thứ 2. | ≤ 30 | ≤ 60 | ≤ 60 |
| Những giọt lửa nhỏ làm bốc cháy chất chỉ thị bằng bông. | Không | Không | Có |
| Ngọn lửa lan đến kẹp mẫu vật (mẫu vật bị cháy hoàn toàn) | Không | Không | Không |
Tiêu chí thử nghiệm thẳng đứng cao cấp (Thử nghiệm ngọn lửa cường độ cao 5VA / 5VB)
| Điều kiện kiểm tra | 5VA | 5VB |
|---|---|---|
| Tổng thời gian cháy sau khi tắt lửa + thời gian cháy âm ỉ sau 5 lần đốt lửa trên mỗi mẫu vật. | ≤ 60 | ≤ 60 |
| Những giọt lửa nhỏ làm bốc cháy chất chỉ thị bằng bông. | Không | Không |
| Lỗ xuyên suốt hoàn toàn trên mẫu vật (độ dày <3 mm) | Không | Có |
Tổng quan về vật liệu: Precimid1171 GF30 FR BLK
Precimid1171 GF30 FR BLK là một Bột PA12 gia cường bằng sợi thủy tinh 30% Được thiết kế cho công nghệ sản xuất bồi đắp SLS.
Vật liệu này kết hợp các đặc tính chống cháy với khả năng gia cường cơ học để đạt được sự cân bằng giữa:
- sự cứng
- cách nhiệt
- ổn định kích thước
Các thuộc tính chính bao gồm:
- Khả năng chống cháy UL94 5VA
- Công thức không chứa halogen, tuân thủ các yêu cầu của RoHS, REACH và POPs.
- Nhiệt độ biến dạng do nhiệt lên đến 170°C (0.45 MPa)
- Tương thích với các hình dạng phức tạp được tạo ra bằng công nghệ SLS mà không cần dụng cụ.
Vật liệu này được dùng cho các bộ phận chức năng sử dụng cuối cùng trong các ứng dụng công nghiệp được quy định chặt chẽ.
Thông số kỹ thuật Precimid1171 GF30 FR BLK
| Tính chất cơ học | phương pháp thử | metric |
| Phần màu | Hình ảnh | Tro đen |
| Tỉ trọng | DIN 53466 | 1.25 g / cm³ |
| Độ giãn dài tại điểm gãy | ASTM D638 | 2.6% |
| Độ bền uốn | ASTM D790 | 63 MPa |
| Mô đun uốn | ASTM D790 | 2,800 MPa |
| Nhiệt độ lệch tâm tim 0.45MPa | ASTM D648 | 170 ℃ |
| Nhiệt độ lệch tâm tim 1.82MPa | ASTM D648 | 133 ℃ |
| Sức căng | ASTM D638 | 40 MPa |
| Mô-đun kéo | ASTM D638 | 3,500 MPa |
| Độ bền va đập IZOD với rãnh khuyết | ASTM D256 | 18 J/M |
| Độ bền va đập IZOD không có khuyết tật | ASTM D256 | 82 J/M |
Môi trường pháp lý
Nhu cầu về các loại polymer kỹ thuật chống cháy tiếp tục tăng lên khi các yêu cầu về quy định ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn.
Tại Liên minh châu Âu, các khuôn khổ pháp lý liên quan bao gồm:
- Chỉ thị RoHS quy định các hạn chế đối với các chất nguy hiểm.
- Quy định REACH, bao gồm danh sách các chất có khả năng gây nguy hiểm cho sức khỏe và hàm lượng hydrocarbon thấp (SVHC) vượt quá 250 chất tính đến năm 2026.
- Các yêu cầu về an toàn sản phẩm đối với thiết bị điện và điện tử
Các quy định này đã tăng cường các yêu cầu về truy xuất nguồn gốc vật liệu, tuân thủ hóa chất và hiệu suất an toàn nhiệt dài hạn.
Kết quả thử nghiệm UL 94:2024
Precimid1171 GF30 FR BLK đã được thử nghiệm bởi các phòng thí nghiệm bên thứ ba theo đúng quy định. UL 94: 2024, sử dụng phương pháp thử nghiệm ngọn lửa thẳng đứng 500W trên các mẫu vật dày 10 mm.
Kết quả bao gồm:
- Tổng thời gian tàn lửa và dư âm dưới 60 giây.
- không bị cháy xuyên qua mẫu vật
- không có sự bắt lửa của vật liệu chỉ thị bằng bông
Vật liệu này đáp ứng các yêu cầu về Phân loại UL94 5VA.
Ứng dụng trong các ngành công nghiệp
Sự kết hợp giữa khả năng chống cháy, gia cường bằng sợi thủy tinh và khả năng sản xuất bằng công nghệ SLS cho phép ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
Đồ gia dụng
Các công tắc, đầu nối, vỏ động cơ và các bộ phận cấu trúc trong hệ thống sưởi ấm và làm mát.
Xe điện (EV)
Cấu trúc bên trong bộ pin, vỏ rơle cao áp, các bộ phận cách điện thanh dẫn và các bộ phận của hệ thống sạc.
Điện tử ô tô
Vỏ ECU, vỏ cảm biến, hộp cầu chì và hệ thống đầu nối tiếp xúc với nhiệt độ cao.
Thiết bị công nghiệp
Vỏ máy cắt mạch, linh kiện thiết bị đóng cắt và các bộ phận cách điện dùng cho sản xuất số lượng nhỏ.
Ứng dụng hàng không vũ trụ
Các bộ phận nội thất nhẹ và các nguyên mẫu chức năng yêu cầu khả năng chống cháy.
Các yếu tố cần xem xét trong sản xuất SLS
Khi được sử dụng với các hệ thống TPM3D SLS như... Nền tảng P360Precimid1171 GF30 FR BLK hỗ trợ quy trình làm việc loại bỏ các yêu cầu về dụng cụ.
Những ưu điểm chính bao gồm:
- Sản xuất trực tiếp từ bản vẽ kỹ thuật số sang sản phẩm thực tế (CAD sang sản phẩm thực tế)
- Hợp nhất các hình học phức tạp thành các cấu trúc đơn lẻ.
- Khả năng tái sử dụng bột giúp giảm thiểu lãng phí nguyên vật liệu trong sản xuất quy mô nhỏ.
Kết luận
Tiêu chuẩn UL94 5VA mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ in 3D SLS sang các môi trường có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn cháy nổ.
Bằng cách kết hợp cốt sợi thủy tinh, hiệu suất nhiệt cao và khả năng chống cháy vượt trội, Precimid1171 GF30 FR BLK cho phép sản xuất các linh kiện polymer chức năng cho các ngành công nghiệp được quản lý chặt chẽ, nơi hiệu suất an toàn là yếu tố then chốt.
TPM3D tiếp tục phát triển các hệ thống vật liệu SLS để hỗ trợ các ứng dụng sản xuất bồi đắp công nghiệp đòi hỏi hiệu suất cơ học và nhiệt đã được kiểm chứng.
