Formlabs 新一代 Tough Resin 可与热塑性塑料媲美

热塑性塑料以其卓越的强度、柔性、复原性、抗紫外线能力和持久耐用性等综合优势,成为制造业的理想材料。3D 打印树脂一直难以企及这样的高度,直至今日这一局面终被打破。

形朗 (Formlabs) 正式推出新一代 Tough 树脂,这类全新高性能材料终于能够与热塑性塑料分庭抗礼。Tough 树脂系列以各材料的拉伸模量命名,其机械性能可与高密度聚乙烯 (HDPE)、ABS 和聚丙烯相媲美。

Tough 树脂系列现包含 Tough 1000 Resin 与全新配方的 Tough 2000 Resin 与 Tough 1500 Resin。这些韧性强、复原性好的工程材料经得起恶劣环境、冲击和反复磨损,同时在 Form 4 系列 3D 打印机上打印完成后,还能呈现出深色哑光表面与清晰精致的细节。

材料Tough 1000 ResinTough 1500 ResinTough 2000 Resin
主要特点Tough 树脂系列中最具韧性和延展性的材料刚度与柔性平衡Tough 树脂系列中最具强度和刚度的材料
可比热塑性塑料HDPE
Delrin (POM)
PPABS
推荐应用抗冲击夹具、固定装置和部件以及可压缩原型
低摩擦装配件,如齿轮和球形接头
需要刚度和延展性相结合的部件,以制造可塑性机构,如锁销、弯曲臂和减震器
卡扣和搭扣、自攻丝螺纹、铰链
坚固的夹具、固定装置、保护外壳和卡扣外壳 要求耐高温和抗蠕变的部件

使用 Formlabs Tough Resin,打造兼具美观与媲美热塑性塑料机械性能的夹具、固定装置功能性部件

Tough 1000 Resin:可与高密度聚乙烯媲美

Tough 1000 Resin 是一种易延展、抗冲击的材料。其断裂伸长率为 180%,Gardner 冲击强度为 13.1J,优于高密度聚乙烯,同时具备与 Delrin (POM) 相当的润滑性,确保滑动表面不会产生磨损或划痕。

Tough 1000 Resin 具有优异的耐磨性,可长期保持韧性和延展性,特别适用于长期承受重复应力与磨损的夹具、固定装置、移动装配件以及功能性部件。

相比于 Formlabs Durable Resin,Tough 1000 Resin 在耐温性、抗老化性和抗蠕变性方面均有显著提升。此外,部件在后固化过程中能有效抵抗翘曲和下垂,确保尺寸精度。

“我们所提供的成品部件,必须能够在极寒环境下通过疲劳测试。这些部件需要经得起严苛考验,而 Tough 1000 Resin 能满足所有要求。”

Adam Warren,Cool Machines 公司制图员兼机械设计师

树脂Durable ResinTough 1000 ResinHDPE(挤出板材,McMaster-Carr)
极限拉伸强度28MPa26.3MPa30MPa
拉伸模量1000MPa932MPa1000MPa
断裂伸长率55%180%100%
Gardner 冲击强度 (0.8mm)4.1J13.1J5.4J
断裂功690 J/m23200 J/m2Not tested. From literature, ~5000-6000 J/m2
在 0.45MPa 下的热变形温度41ºC55.3ºC未测试。文献值 ~70-90℃

利用 Form 4 系列打印机的先进技术,打印出具有光滑哑光表面、深灰色外观的生产级部件,不仅外观细节精美,性能同样出众。

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Tough 1000 Resin 是一款高延展、抗冲击材料,其强度、刚度与韧性可与高密度聚乙烯 (HDPE) 相媲美,兼具卓越的耐磨与抗疲劳性能,可确保长期使用中的耐用性与功能性。

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Cool Machines 降低成本,构建弹性供应链

Cool Machines 位于俄亥俄州,是一家绝缘机械及技术制造商。对于首席运营官 Andy Schulte 来说,供应链弹性和成本控制至关重要。通过采用 Form 4 和 Tough 1000 Resin,Cool Machines 正在开发和制造能够耐受极寒、冲击及高达 600 psi 压力的成品部件。

墙壁喷嘴用于在干墙砌筑之前将绝缘材料喷入打开的墙体内。复杂的内部几何结构意味着唯有通过 3D 打印才能实现制造。

墙壁喷嘴的一个关键要求是能够承受绝缘材料的压力。Warren 做了一些内部测试,1/4" NPT 螺纹可以承受高达 900psi 的压力。他还进行了冷冻跌落和冲击测试。下一步是现场试验。如果“墙壁喷嘴”通过测试,Cool Machines 将直接沿用原型制造方案 — 采用 Form 4 和 Tough 1000 Resin 进行 3D 打印。

Tough 2000 Resin:媲美 ABS 的性能

新型 Tough 2000 Resin 是与 ABS 强度和刚度相当的坚固材料,兼具韧性与耐高温和抗蠕变特性,可 3D 打印经反复弯折的卡扣装配件、耐冲击的坚固部件及结构组件。

Tough 2000 Resin 在 4MPa 的负载下持续两周仅产生 1.3% 的蠕变应变,非常适合需要长期抗变形的部件,同时该材料在 0.45MPa 下热变形温度 (HDT) 达 70°C,能确保功能性部件在高温环境中的可靠表现,即使其他塑料发生变形,它仍能保持形状稳定。

“与上一代产品相比,新一代 Tough 2000 Resin 的细节特点更加鲜明,打印出来一眼就能看出区别。”

Kyle Garvin,Research International 公司高级机械设计师

Tough 2000 Resin 的全新配方旨在充分发挥出 Form 4 系列 3D 打印机的技术优势。机械性能得到增强,其中断裂韧性比上一代产品高出 3 倍,耐刮痕性能得到改善,表面呈现深色哑光外观。

两个部件。左侧呈中灰色,右侧呈深灰色且表面光洁度更精细

左图为上一代 Tough 2000 Resin,右图为全新配方。Tru-North Design 公司总裁 Dustin Hecocks 表示:“后处理完成的最终产品视觉效果大幅提升,黑色质感非常出色。”

树脂Tough 2000 Resin V1Tough 2000 Resin V2ABS(挤出板材,McMaster-Carr)
极限拉伸强度46MPa40.4MPa39MPa
拉伸模量2100MPa1800MPa1800MPa
断裂伸长率44%79%8%
Gardner 冲击强度 (0.8mm)1.1J1.6J2.3J
断裂功115 J/m2305 J/m22060 J/m2
在 0.45MPa 下的热变形温度59ºC70°C未测试。文献值 100ºC

新一代 Tough 2000 Resin 的性能可与 ABS 相媲美,是一种在重型应用中表现出色的材料。

样品部件

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Tough 2000 Resin V2 是一款坚固耐用的材料,其强度与刚度可与丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS) 相媲美,兼具韧性、耐高温与抗蠕变特性。

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Tough 1500 Resin 在苛刻环境中表现卓越

Tough 1500 Resin 是新一代 Tough 树脂系列中的首发材料。该复原性材料的强度、刚度和韧性可与聚丙烯 (PP) 媲美,具有出色的抗断裂、抗冲击和抗碎裂性能。

Tough 1500 Resin 的断裂韧性较之前的版本高出 10 倍,可以承受钻孔和攻丝,Gardner 冲击强度高出 3 倍,薄壁部件不易碎裂。155% 的极高断裂伸长率 (EAB) 与 8000 次的 Ross 弯曲疲劳寿命,使其成为卡扣和可塑性机构等特性部件的理想材料。

根据 ASTM D4459 室内加速老化标准对 Tough 1500 Resin 进行测试时,发现该材料在 400 小时后热变形温度为 66 °C,EAB*为 –30.4%,是所有高可塑性 SLA 材料中耐温性和抗紫外线性能最高的材料。

树脂Tough 1500 Resin V1Tough 1500 Resin V2聚丙烯(挤出级)
极限拉伸强度30MPa34MPa29.2MPa
拉伸模量1260MPa1460MPa1600MPa
断裂伸长率64%155%125%
Gardner 冲击强度 (0.8mm)2.5J5.0J2.7J
断裂功102 J/m21011 J/m2~2000 J/m2
在 0.45MPa 下的热变形温度45°C66°C未测试。

自升级版 Tough 1500 Resin 发布以来,用户已成功打印出耐受恶劣海洋环境的部件、在 120 英里越野赛中保护电动越野车的配件,以及性能卓越的原型件。

越野车前叉护板

公司:Sirris

“Tough 1500 Resin 在抗冲击性和韧性之间取得了完美平衡,其耐用性完全满足实际使用需求。”

Jon Howard,Sirris 联合创始人兼运营总监

成品部件和挡块

公司:Viking Yachts

“我制作的都是一次性的自定义部件,但外观却像注射成型部件一样精致 — 这就是 Viking 的独特匠心,也是让人引以为豪的工艺品质。”

Viking Yachts 公司高级制造工程师 Winston Zeberlein

黑灰相间的箱子
原型

公司:UbeCube

“我们的绝大多数产品都采用聚丙烯材料,而 Tough 1500 Resin 让我们能够精准复现聚丙烯的特性。”

Isaiah Tarwater,UbeCube 工业设计师

样品部件

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Tough 1500 Resin V2 是一种弹性材料,其强度、刚度和韧性可与聚丙烯 (PP) 媲美,具有出色的抗断裂、抗冲击和抗破碎性能。

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