Czy AM wejdzie do fabryk? W różnych branżach i materiałach druk 3D w coraz większym stopniu nie tylko towarzyszy rozwojowi produktów, ale jest także obecny w procesach produkcyjnych. Jednak, aby wytwarzanie przyrostowe stało się powszechną metodą stosowaną w przemyśle, materiały do druku 3D muszą być tak samo wydajne, jak ich odpowiedniki przetwarzane mechanicznie.
Zastosowanie tworzyw sztucznych w motoryzacji wymaga, aby komponenty w pojazdach podlegały specjalnym regulacjom dotyczącym zachowania się w warunkach pożaru. Kryteria zmniejszające palność to standardowe wymagania stosowane przez przemysł motoryzacyjny, lotnictwo i produkty konsumenckie. Zazwyczaj testy te wymagają, aby próbka materiału przeszła specyfikację spalania, w której płomień gaśnie w określonym czasie lub zanim spali się akceptowalna część materiału.
Co sprawia, że tworzywa sztuczne są trudnopalne?
Praktycznie wszystkie polimery naturalne i syntetyczne oraz powstałe z nich tworzywa sztuczne, palą się po przyłożeniu do nich źródła ognia. Tendencje do tlenia czy żarzenia wykazują jedynie tworzywa termoutwardzalne, tworzywa termoplastyczne zaś topią się i mają tendencje do spalania palnej fazy lotnej.
W celu zmniejszenia palności tworzyw sztucznych modyfikuje się je fizycznie związkami redukującymi zdolność do podtrzymywania i rozprzestrzeniania płomieni. Substancje te zarówno w nomenklaturze naukowej, jak i w przemyśle określane są jako antypireny lub retardanty płomienia. Powodują zwiększenie energii niezbędnej do zapoczątkowania procesu spalania.
Komponenty motoryzacyjne stosowane w pojazdach podlegają specjalnym wymaganiom dotyczącym zachowania się w warunkach pożaru. Ich zgodność z określonymi normami obejmuje różne testy symulujące zachowanie się materiałów w przypadku pożaru.
Wiele tworzyw sztucznych drukowanych w 3D ma klasę UL-94 HB, która opisuje najniższy stopień trudnopalności. Materiały zazwyczaj spełniające wymagania FAR 25.853 lub UL-94 V-0 i V-1 są „tworzywami trudnopalnymi” akceptowalnymi dla wymagań końcowego zastosowania w pojazdach.
FAR 25.853 lub 14 CFR opisuje wymagania FAA (Federalna Administracja Lotnictwa) dotyczące testów spalania; często pokrywa się to z klasami palności UL (ANSI/UL 746B).
- FAR 25.853 to regulacja FAA, zgodnie z którą materiał sam gaśnie po 60 sekundach ekspozycji na płomień
- UL94 V-0 oznacza, że pionowa próbka sama gaśnie w mniej niż 10 sekund bez płonącej kropli.
- UL94 V-1 oznacza, że pionowa próbka sama gaśnie w mniej niż 30 sekund bez płonącej kropli.
- UL94 V-2 to sytuacja, w której pionowa próbka sama gaśnie w czasie krótszym niż 30 sekund z płonącą kroplą.
- UL94 HB to test, w którym pozioma próbka pali się powoli lub sama gaśnie. Jest to najniższa norma trudnopalności.
- 49 CFR 571.302 (FMVSS 302) to standardowy test bezpieczeństwa samochodowego, w którym pozioma próbka pali się powoli lub sama gaśnie.
Oceny palności FAR 25.853 w porównaniu z UL-94
Wytyczne Underwriters Laboratories dotyczące palności (UL-94) określają konkretne metody testowania i klasyfikacje oparte na wynikach testów płomienia. Najlepszym rezultatem jest UL-94 V-0, gdzie produkt szybko gaśnie samoistnie bez płonących kropli. UL-94 HB to najniższa klasa palności, przy której materiał niekoniecznie musi sam gasnąć, ale pali się powoli (np. mniej niż 40 mm/min).
Części, które spełniają normy palności UL, mogą również spełniać wymagania FAR 25.853, dotyczące materiałów stosowanych w kabinach i przyczepach, narzucone przez Federalną Administrację Lotnictwa (FAA).
Standard FAR 25.853 obejmuje 60-sekundową ekspozycję na płomień, podczas której próbka nie może palić się dłużej niż 15 sekund po zapaleniu płomienia, a wszelkie krople materiału będą się palić przez mniej niż 3 sekundy. Podczas 60-sekundowego testu FAR 25.853, nie więcej niż 15 cm próbki materiału może ulec spaleniu, aby przejść test.
Oba testy są ważne w klasyfikowaniu materiałów zmniejszających palność, ale standard FAR odnosi się do zastosowań w lotnictwie i kosmonautyce.
Jakie tworzywa sztuczne drukowane w 3D są zgodne z normą 49 CFR 571.302?
49 CFR 571.302, znany również jako FMVSS 302, to standardowy test bezpieczeństwa pojazdu, który ocenia odporność na spalanie materiałów stosowanych w przedziałach pasażerskich pojazdów silnikowych. Norma dotyczy zazwyczaj samochodów osobowych, autobusów i ciężarówek.
Wiele materiałów stosowanych na platformie AM3D w procesie druku 3D z wykorzystaniem technologii HP Multi Jet Fusion przeszło ten standard testowy. Poniżej znajduje się tabela podsumowująca;
| Nazwa materiału | Norma palności zaliczona | Karta charakterystyki materiału |
HP 3D High Reusability PA 11 | 49 CFR 571.302 | |
HP 3D High Reusability PA 12 | 49 CFR 571.302 | |
HP 3D PA 12 GB | 49 CFR 571.302 | |
BASF Ultrasint™ TPU01 | 49 CFR 571.302 |
Koncerny oferujące tworzywa sztuczne do zastosowania w produkcji addytywnej (np. Lubrizol, BASF) wchodzą na poziom coraz większej specjalizacji, aby móc dostarczać materiały idealnie odpowiadające wymaganiom światowej branży motoryzacyjnej. Stanowi to bardzo dobry punkt wyjścia dla przyszłych innowacji. Ostatecznie panuje trend dążenia do zintegrowanych komponentów i zespołów wykonanych ze złożonych kombinacji materiałów.
