Prusament PC Space Grade

Prusament PC Space Grade Black je materiál vyvinutý pro vesmírný průmysl a použití v oblasti částicové fyziky. Jeho přednostmi jsou elektrostatická bezpečnost a velmi nízká úroveň odplyňování. Díky příznivé ceně a snadnému tisku na běžných stolních 3D tiskárnách představuje unikátní řešení pro celé odvětví. Vzhledem k tomu, že je nový materiál elektrostaticky disipativní a je kompatibilní s desktopovými 3D tiskárnami, může být určen nejen pro součástky vystavené kosmickému prostředí, ale i pro pokročilé domácí projekty, jako jsou kryty elektronických zařízení a další

Špičkový materiál dostupný pro každého

Naším cílem bylo vytvořit profesionální, ale dostupný materiál, který usnadní prototypování a výrobu součástek pro vesmírné použití. Doposud byly v tomto oboru použitelné pouze velmi drahé materiály jako PEEK, PEKK a PEI s obdobnými vlastnostmi, které navíc vyžadují průmyslové tiskárny s vysokou pořizovací cenou. Prusament PC Space Grade Black však lze tisknout na většině 3D tiskáren Prusa, což výrazně snižuje výslednou cenu vyráběných dílů a zvyšuje dostupnost této technologie.

Filament vykazuje minimální kroucení (warping). Modely až do velikosti 200×200 mm lze bez problémů tisknout na 3D tiskárnách Prusa. Nezbytné je využití tvrzené trysky, protože uhlíková aditiva jsou vysoce abrazivní materiál, který může standardní moszanou trysku poškodit.

Stáhněte si Bezpečnostní data sheet (PDF)

Požadavky na tiskárnu

Elektrostatické disipativní vlastnosti

Další klíčovou vlastností pro použití v kosmických součástkách je schopnost odvádět elektrostatický náboj. Tato vlastnost je důležitá nejen pro kosmický průmysl, ale i pro každého, kdo pracuje s elektronikou. Při hobby využití lze tyto materiály použít pro výrobu vlastních PC skříní a podobných produktů.

Měřený odpor disipativních materiálů se pohybuje mezi 10⁴ a 10¹¹ Ohmů, vyšší odpor značí izolant, nižší odpor značí vodivý materiál.

U vytištěných vzorků z materiálu Prusament PC Space Grade Black jsme měřili objemový i povrchový odpor a výsledky potvrdily vysoce disipativní charakter materiálu. Objemový odpor byl naměřen na hodnotě 2,2×10⁴ Ω⋅m, zatímco povrchový činil 6×10⁷ Ω/sq. Těchto výjimečných hodnot bylo dosaženo přímo na 3D tištěných dílech, bez jakékoliv následné úpravy, což svědčí o stabilních a kvalitních disipativních vlastnostech našeho nového filamentu. Díly tedy lze po vytištění rovnou použít pro širokou škálu aplikací, kde jsou popisované vlastnosti nezbytné.

Odplyňování

Obecně se z polymerů ve vakuu uvolňují zbytkové monomery nebo produkty vlastní degradace. A právě tyto látky mohou ovlivnit nebo poškodit elektroniku satelitu či jiných přesných zařízení. Uvolněné plyny mohou kontaminovat optické přístroje nebo způsobit nepřesnosti nejrůznějších senzorů. Uvolnění plynů pak může také negativně ovlivnit fyzikální a mechanické vlastnosti samotného materiálu. Vyrobit termoplastické polymery s nízkou úrovní odplyňování je značně náročné a typicky se toho dosahuje pouze u drahých průmyslových materiálů jako PEKK nebo PEEK. My jsme dokázali splnit přísné požadavky definované Evropskou kosmickou agenturou pomocí polykarbonátu, který je relativně levný, běžný a snadno tisknutelný.

Měření hodnot odplyňování:

TML (Celková ztráta hmotnosti): Ztráta hmotnosti se udává v %. Limit ESA je 1 %, výsledek Prusamentu PC Space Grade Black činil 0,25 %.

CVCM (Shromážděný těkavý kondenzovatelný materiál): Limit ESA je méně než 0,1 %, výsledek Prusamentu PC Space Grade Black je perfektních 0,00 %.

RML (Obnovená ztráta hmotnosti): Limit ESA je 1,0 %, výsledek Prusamentu PC Space Grade Black byl 0,12 %.

Výsledky a použité metody měření najdete v oznamovacím článku a ve zprávě vydané společností Aerospace & Advanced Composites GmbH.

Mechanické vlastnosti

Na začátku spolupráce s TRL Space jsme provedli simulaci metodou konečných prvků (FEM) pro návrh satelitu CubeSat a stanovili minimální požadované hodnoty mechanických vlastností, které by tištěné díly měly překročit. Minimální požadované hodnoty byly: pevnost v tahu 70 MPa, modul pružnosti 2 GPa, soudržnost vrstev 10 MPa a teplota tvarové stálosti (HDT) 100 °C.

S radostí pak můžeme prohlásit, že Prusament PC Space Grade Black tyto požadavky nejen splnil, ale i překonal:

• Pevnost v tahu: 75 MPa
• Modul pružnosti: 3.7 GPa
• Soudržnost vrstev: 18 MPa
• HDT: 137.6 °C při zatížení 0.45 MPa load

Překročení těchto hodnot (v kombinaci s ESD a vlastnostmi odplyňování) činí z tohoto filamentu silného kandidáta na cenově dostupný materiál pro budoucí výrobu satelitů CubeSat. Více informací o mechanických vlastnostech najdete v technickém listu.