Prusament PC Space Grade

Prusament PC Space Grade Black è un materiale sviluppato per l’industria spaziale e le applicazioni di fisica delle particelle. I suoi principali vantaggi sono le sue proprietà ESD-safe e il bassissimo degassamento. Inoltre, il suo prezzo accessibile e la facilità di stampa su comuni stampanti desktop lo rendono unico nel suo genere in questo settore. Grazie alle sue eccellenti proprietà ESD e alla compatibilità con le stampanti 3D desktop, è adatto non solo per parti esposte allo spazio esterno, ma anche per progetti personali avanzati, come alloggiamenti per dispositivi elettronici e altro ancora.

Materiale di alta qualità accessibile a tutti

Il nostro obiettivo era quello di creare un materiale professionale ma accessibile che rendesse più facile la prototipazione e la produzione di componenti spaziali. Fino ad ora, solo materiali piuttosto costosi come PEEK, PEKK e PEI con proprietà ESD-safe erano adatti a questo campo. Tutti questi materiali richiedono stampanti industriali molto impegnative. Il Prusament PC Space Grade Black può essere stampato sulla maggior parte delle stampanti 3D Prusa, il che riduce significativamente il prezzo finale dei componenti prodotti e aumenta notevolmente l’accessibilità per tutti.

Il filamento presenta una deformazione minima o nulla. I modelli con dimensioni fino a 200×200 mm possono essere stampati in tutta sicurezza sulle stampanti 3D Prusa senza particolari inconvenienti. È necessario utilizzare un ugello temprato, poiché gli additivi al carbonio sono particolarmente abrasivi e possono danneggiare gli ugelli in ottone.

Scarica la scheda di sicurezza (PDF)

Requisiti della stampante

Proprietà di dissipazione elettrostatica (ESD)

Una delle caratteristiche principali necessarie per l’uso nei componenti spaziali è la dissipazione elettrostatica. Questa qualità è importante non solo per gli ingegneri spaziali, ma anche per chiunque lavori con dispositivi elettronici. Nell’uso hobbistico, i materiali ESD-safe possono essere utilizzati per realizzare case per PC personalizzati e prodotti simili.

La resistenza misurata dei materiali dissipativi varia tra 10⁴ e 10¹¹ Ohm. Qualsiasi materiale con una resistenza superiore è considerato isolante, mentre qualsiasi materiale con valori inferiori è considerato conduttivo.

Abbiamo misurato sia il volume che la resistività superficiale dei campioni stampati in 3D con Prusament PC Space Grade Black, e i risultati hanno confermato l’elevata dissipatività del materiale. La resistività volumetrica è stata misurata a
2.2×10⁴ Ω⋅m, mentre la resistività superficiale era
6×10⁷ Ω/sq. Questi valori eccezionali sono stati ottenuti direttamente dai campioni stampati in 3D, senza alcuna post-elaborazione, come ricottura o levigatura, a testimonianza delle prestazioni ESD intrinseche e costanti del filamento. Ciò dimostra che i componenti possono essere stampati e immediatamente utilizzati per un’ampia gamma di applicazioni che richiedono una dissipazione elettrostatica affidabile.

Degasaggio

Quando i polimeri vengono tenuti sotto vuoto, rilasciano vari monomeri residui o prodotti di degradazione. Questi gas possono influire o addirittura danneggiare i componenti elettronici utilizzati sul satellite (o su qualsiasi altro macchinario di precisione). I gas rilasciati possono contaminare i dispositivi ottici o causare misurazioni inaccurate dei sensori. Inoltre, il rilascio di gas può ridurre le proprietà fisiche e meccaniche del materiale. La produzione di polimeri termoplastici con bassi livelli di degassamento rappresenta una sfida significativa ed è tipicamente possibile solo con materiali costosi di grado industriale come PEKK e PEEK. Tuttavia, siamo stati in grado di soddisfare i severi requisiti definiti dall’Agenzia Spaziale Europea utilizzando il PC (policarbonato), un materiale relativamente economico, comune e facile da stampare.

Valori di degassamento misurati:

TML (Total Mass Loss): La perdita di massa è rappresentata in percentuale. Il limite ESA è dell’1%; Prusament PC Space Grade Black ha raggiunto lo 0,25%.

CVCM (Collected Volatile Condensable Material): Il limite indicato dall’ESA è inferiore allo 0,1%; il Prusament PC Space Grade Black ha raggiunto un perfetto 0.00 %.

RML (Recovered Mass Loss): Il limite massimo indicato dall’ESA è dell’1,0%; il Prusament PC Space Grade Black ha raggiunto 0.12 %.

È possibile esaminare i risultati e i metodi utilizzati nel nostro articolo di annuncio e il rapporto di prova rilasciato da Aerospace & Advanced Composites GmbH.

Proprietà meccaniche

All’inizio del nostro progetto congiunto con TRL Space, abbiamo condotto una simulazione con il metodo degli elementi finiti per un progetto CubeSat a unità singola e abbiamo stabilito i valori minimi richiesti per le proprietà meccaniche che i componenti stampati in 3D devono superare. Questi valori minimi erano 70 MPa per la resistenza alla trazione, 2 GPa per il modulo di elasticità, 10 MPa per l’adesione tra gli strati e 100 °C per la temperatura di deflessione al calore (HDT).

Siamo lieti di annunciare che Prusament PC Space Grade Black ha superato con successo questi criteri, raggiungendo:

• Resistenza alla trazione: 75 MPa
• Modulo di elasticità: 3.7 GPa
• Adesione tra gli strati: 18 MPa
• HDT: 137.6 °C con un carico di 0,45 MPa

Il superamento di questi valori (insieme alle proprietà di degassamento e ESD) rende il filamento un candidato ideale come materiale economico adatto alla futura produzione di CubeSat. Maggiori dettagli sulle proprietà meccaniche sono disponibili nella scheda tecnica.