Wdrażanie coraz to nowych tworzyw sztucznych w obszarze technologii przyrostowych jest aktualnie jednym z głównym motorów napędowych branży. Wraz z wejściem na rynek czołowych koncernów chemicznych na świecie, liczba materiałów możliwych do drukowania za pomocą drukarek 3D różnych typów rokrocznie rośnie. Najnowszym przykładem może być wdrożenie do druku 3D teflonu, którego metodę druku 3D opracował amerykański gigant – 3M.
3M tylko w zeszłym roku osiągnęło przychody na poziomie blisko 33 mld dolarów. Koncern ma w ofercie ponad 60.000 produktów i bez wątpienia jeden z największych katalogów receptur chemicznych na świecie. Jesienią 2016 roku ogłosił opracowanie metody druku 3D z teflonu, jednakże do tej pory nie poznaliśmy żadnych szczegółów na ten temat. Na targach Formnext 2019 3M zaprezentował gotowe wydruki i dziś wiemy już trzy rzeczy: po pierwsze, druk 3D z tego polimeru jest możliwy, ale z uwagi na specyfikę procesu bardzo skomplikowany. Po drugie, 3M nie zamierza udostępniać opracowanej technologii na zewnątrz – ani w postaci materiałów, ani dedykowanych drukarek 3D. Po trzecie – z chęcią wydrukuje coś z teflonu na zamówienie!
Teflon to nazwa handlowa PTFE, czyli Poli(tetrafluoroetylenu). Został opracowany w 1938 roku przez Roya J. Plunketta z DuPont Jackson Laboratory. Nazwa „teflon” jest do dziś zastrzeżona przez firmę DuPont i nie może być oficjalnie wykorzystywana w komunikacji marketingowej i handlowej przez innych producentów, zatem oficjalnie 3M drukuje „wyłącznie” z PTFE. Tworzywo jest jednym z najpopularniejszych jakie są wykorzystywane w przemyśle. Jest bardzo dobrym izolatorem i posiada właściwości hydrofobowe, czyli nie tylko nie wchłania wody, ale nie jest też przez nią zwilżany. Jego najważniejszą cechą jest jednak jeden z najniższych współczynników tarcia – jest idealnym materiałem do wykonywania wszelkiego rodzaju powłok antyadhezyjnych, takich jak np. wewnętrzne powierzchnie patelni. Powłoki teflonowe charakteryzują się również wysokimi właściwościami antybakteryjnymi, więc często wykorzystywane są w narzędziach stosowanych w szpitalach.
Teflon / PTFE są także jednym z głównych komponentów drukarek 3D pracujących w technologii FDM / FFF. Z uwagi na wysoką odporność temperaturową i wspomnianą niską ścieralność, rurki wykonane z tego materiału są stosowane do prowadzenia filamentów do ekstruderów oraz w ich wnętrzu do prowadzenia och dalej, do głowicy drukującej. Te właściwości sprawiają, że technika FDM / FFF nie nadaje się do przetwarzania PTFE w kontekście produkcji przyrostowej – 3M zdecydowało się na użycie polimeru w formie płynnej, wykorzystując do jego formowania addytywnego metodę SLA.
Druk 3D z teflonu ma zatem postać druku 3D z żywic światłoutwardzalnych, jednakże o jeszcze bardziej złożonym procesie post-processingu. Wydruki zaraz po wyjęciu z drukarki 3D mają konsystencję gęstego żelu – konieczne jest ich odpowiednie wysuszenie, co przekłada się na zmniejszenie detalu. Kolejny etap to obróbka cieplna i spiekanie, które wiąże się z kolejnym skurczem detalu – łącznie podczas procesu post-processingu może się on zmniejszyć w stosunku do pierwotnego wydruku 3D o 20-50%. Biorąc pod uwagę, że aktualny maksymalny obszar roboczy jaki można osiągnąć na maszynach 3M to zaledwie 120 x 80 x 80 mm, wychodzi na to, że produkcja przyrostowa detali z PTFE jest daleka od doskonałości i oczekiwań rynku.
Poziom skomplikowania procesu produkcyjnego jest równocześnie powodem, dla którego 3M nie zdecydowało się na wprowadzenie technologii na otwarty rynek, tylko ograniczyło się póki co do świadczenia usług. Wskazuje też na to, że ma on wciąż charakter rozwojowy i eksperymentalny. Koncern zapewnia że w przyszłości powinno być np. możliwe drukowanie dużo większych detali.
Źródło: www.3m.com
