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  • PEI con Fibra de Carbono (Ultem CF)

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    3 artículos

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    El PEI CF es un material avanzado que contiene fibra de carbono utilizado en la ingeniería para realizar piezas de alta resistencia mecánica e ignífugas.

    El PEI CF (JNM 0803) se considera un termoplástico avanzado de la ingeniería que contiene enlaces éter y grupos de imida en su cadena de polímero mezclados con fibra de carbono. La fibra de carbono es un material pseudo-amorfo que le ofrece al PEI un punto de fusión más bajo, cristalización más lenta y mantiene la temperatura de cristalización alta (Tg= 180ºC). Esta unión también potencia la estabilidad estructural, mejorando las propiedades mecánicas y de impresión. Por esto el PEI CF se ha ganado un puesto entre uno de los dos materiales más potentes y fácil de utilizar dentro de impresión 3D FDM/FFF. Además, este material compite a nivel general con los termoplásticos más utilizados en la industria de la ingeniería (polisulfonas, sulfuros de polifenileno y policetonas).

    Apoyándose en la gran experiencia y en sus muchos años de investigación, el gran fabricante francés Nanovia ha obtenido el PEI CF JNM 0803. El JMN 0803 se comporta de manera estable en todos los ámbitos lo que permite su utilización en una impresora 3D FDM. A continuación se observa la estructura molecular del JNM 0803.

    JNM 0803

    Imagen 1: PEI CF JNM 0803. Fuente: Nanovia

     

    El filamento PEI CF presenta todas las cualidades que un material avanzado requiere. La resistencia térmica es una de las más alta del mercado, teniendo una temperatura de reblandecimiento Vicat (A50) superior a 215ºC y una temperatura máxima de trabajo constante con una presión de 0.45MPa de más de 200ºC. La principal ventaja, con respecto a otros materiales (NylonStrong), es que a estas temperaturas las propiedades mecánicas casi no varían. Esto es debido a que su gran estabilidad dimensional, mejorada gracias a la fibra de carbono, mantiene la forma estructural incluso al elevar la temperatura, algo impensable con la mayoría de materiales existentes en la impresión 3D FDM/FFF. Estas cualidades son utilizadas para realizar herramientas de moldeo por inyección de ciclo corto, herramientas de laminado de fibra de carbono y otro tipo de moldes que están sometidos a elevados valores de presión y temperatura (Autoclave). Dentro de este tipo de moldes de alta resistencia  están los utilizados para el proceso de vulcanización de plásticos, como el caucho. Gracias al PEI CF se pueden realizar moldes de manera más rápida, sencilla y barata que los actuales moldes de acero.

    Otra cualidad destacable es la resistencia química que tiene este material a una gran lista de fluidos: hidrocarburos halógenos (benceno), fluidos de la automoción (líquido refrigerante), alcohol y soluciones acuosas (agua del mar). Esta cualidad junto a su baja densidad (1.26 g/cm3) y a ser un material ignífugo, hace que el PEI CF sea un material muy común para realizar piezas finales de partes de motores en el campo de la aeronáutica y la automoción por las que transcurren líquidos, aceites y gases.

    Aplicación en motores de combustión

    Imagen 1: Aplicación en motores de combustión. Fuente: Nanovia

     

    Algo muy importante a la hora de fabricar piezas para la ingeniería es que no interfiera ni produzca derivaciones de corrientes eléctricas. El PEI con fibra de carbono presenta una gran estabilidad dieléctrica (resistencia a transformarse en conductivo un material aislante de la electricidad) pudiendo fabricar piezas aislantes para circuitos electrónicos o carcasas para tomas de corriente eléctrica. En particular, la aplicación de este material en circuitos electrónicos es ideal para asegurar el funcionamiento, ya que el PEI CF es un material con una gran capacidad de disipación del calor y de la frecuencia.

    En el apartado de propiedades mecánicas el PEI CF destaca al reunir altos valores de resistencia en todos los campos. El Módulo de Young (Módulo de tracción) del PEI CF (4685 MPa) es superior al de los materiales técnicos de la impresión 3D en más de un 45%; Nylon-Fibra de Carbono CF15 (500 MPa), PC-Max (2048 MPa), Nylon PolyMide COPA (2223 MPa). El Módulo de Flexión del PEI CF es de 4950 MPa, superando con mucha claridad a todos los materiales convencionales y técnicos de la impresión 3D; Nylon PolyMide COPA (1667 MPa), ABS Premium (2000MPa), PC-Max (2044MPa). El resto de propiedades mecánicas pueden ser consultadas en la ficha técnica el PEI CF disponible en el apartado de descargas.

    Para emplear el PEI CF se necesita una gran experiencia en el sector de la impresión 3D y una impresora 3D cualificada para ello, ya que se requiere de una temperatura de extrusión de 390ºC, una temperatura de base superior a 120ºC y una temperatura de cámara de 80ºC, por eso se recomienda utilizar impresoras 3D industriales como la 3NTR A2 o la 3NTR A4 que cumplen con todos los requisitos. Para asegurar una buena adhesión a la base de impresión se recomienda utilizar una lámina de PEI y así evitar el efecto warping.

    Post-procesado:

    Durante la impresión de las piezas deseadas con PEI CF se generan tensiones internas, igual que en cualquier tipo de plástico, que se pueden transformar en roturas o deformaciones indeseadas. Eliminar estas tensiones es muy sencillo y sólo se necesita un horno de aire caliente y seguir los siguiente 5 pasos:

    1º- Colocar las piezas en el horno a temperatura ambiente (20ºC).

    2º- Calentar el horno a 150ºC durante 1 hora.

    3º- Una vez pasada 1 hora, subir la temperatura a 200ºC y dejar transcurrir una hora más.

    4º- Bajar de nuevo la temperatura a 150ºC durante 30 minutos.

    5º- Una vez pasados los 30 minutos se apaga el horno y se deja enfriar hasta temperatura ambiente las piezas dentro del horno.

    Este proceso debe ser realizado por personal cualificado.

    • Tipo de plástico: PEI con Fibra de Carbono (Ultem CF)
    • Lugar de fabricación: Europa (Francia) por Nanovia
    • Diámetro: 1,75mm o 2,85mm
    • Tolerancia (máxima) de diámetro: ±0,05mm
    • Temperatura de impresión recomendada: 390ºC
    • Velocidad de impresión recomendada: 30-50 mm/s
    • Temperatura cama base impresión: >120ºC
    • Temperatura de la cámara recomendada: 80ºC
    • Diámetro de nozzle recomendado: >0.4mm
    • Temperatura de reblandecimiento Vicat (A/50): 215ºC
    • Formato: Bobina de 500gr
    • Densidad (ASTM D1505): 1,26 g/cm3
    • Alargamiento a la rotura  (ISO 527): 3.50%
    • Módulo de tracción (ISO 527): 4685 MPa
    • Módulo de flexión (ISO 527): 4950 MPa
    • HDT 0.45MPa (ISO 75Be): >200ºC 
    • Diámetro bobina: 200mm
    • Ancho bobina: 45mm
    • Diámetro agujero interior: 52mm
    • Peso para envío: 1 Kg 
    • HS Code: 3916.9

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