Raise3D Industrial PET CF 3D列印線材測試比較報告
PET CF 產品描述:
Raise3D Industrial PET CF (下稱 Raise3D PET-CF)是一款基於PET(熱塑性聚酯)的碳纖增強複合材料，PET的基材中添加了15%的短碳纖維，具有良好的物理性能，適用於廣泛的技術應用。Raise3D Industrial PET CF具有PET原有的剛性與耐化學性的特點，並且在退火處理後，可以進一步達到150℃的耐溫以及超過80MPa的拉伸強度。高強度、高尺寸穩定、低蠕變、低吸濕等優勢、是列印纖維增強材料的入門乃至進階的優選。
材料特點:
1. 耐溫可達150℃
2. 高強度高模量
3. 高尺寸穩定
4. 低吸濕
5. 耐腐蝕耐化學性
3D列印樣品測試
測試使用的機台是Raise3D Pro3 Plus HS，列印參數為噴頭口徑0.4mm、列印溫度280°、底板溫度80°、層高0.2mm，L1高速模式150mm/s的速度做列印，測試均基於此參數條件進行測試，測試件選用了3D列印常用的測試模型與一些基本模型，評估包含懸空面、跨橋、牽絲與表面平整度跟整體外觀。同時，此份報告將與同樣是PET基材碳纖維複合材料“BASF Ultrafuse PET CF15”(下稱BASF PET-CF)進行比較。
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懸空面表現:
此模型最大的挑戰在於是否能完整列印10°至80°的懸空角度，懸空面列印時的散熱等能力越佳在列印時需要支撐的位置可以表現更好。
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左圖: Raise3D Industrial PET CF 右圖: Basf Ultrafuse PET CF15
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左圖: Raise3D Industrial PET CF 右圖: Basf Ultrafuse PET CF15
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左圖: Raise3D Industrial PET CF 右圖: Basf Ultrafuse PET CF15
從列印件上可以看到Raise3D Industrial PET CF在大角度75°時開始些微垂墜，接著在80°的地方有比較明顯的垂墜，整體懸空面的表現可以說是相當優異，BASF PET-CF15一樣在75°開始有較明顯的垂墜，表現也是不錯，兩者差異並不大。
跨橋表現:
跨橋主要是在測試當列印遇到懸空區域時線材是否會因為散熱等問題造成垂墜，分別是2mm到25mm的距離，距離越長冷卻風扇散熱效果越好，越能在不依靠支撐的狀態下長距離跨橋列印。
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左圖:Raise3D Industrial PET CF 右圖: BASF Ultrafuse PET CF15
基本上兩款線材在20mm的跨橋上都能完美展現，距離25mm兩者的表現也都相當亮眼。
牽絲表現:
牽絲表現是噴嘴在距離近的特徵結構來回快速移動時是否會造成牽絲問題的測試。
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左圖:Raise3D Industrial PET CF 右圖: BASF Ultrafuse PET CF15
由於線材受潮可能導致牽絲現象，因此兩款材料都是在80°的溫度下烘乾12小時候後進行列印的結果。牽絲的部分可以看到Raise3D PET CF這支材料在特徵結構來回產生的細絲較多，則BASF PET CF是會在邊緣留下較粗的毛邊。兩款相比Raise3D PET CF細絲較不會造成尺寸差異及表面粗糙。
表面平整度:
小船的曲面是常用來評比線材列印能力常用的模型，越平整表示線材越能列印出表面平整的作品。
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左圖:Raise3D Industrial PET CF 右圖: Basf Ultrafuse PET CF15
兩者相較之下，Raise3D PET CF相比BASF PET CF來得更有光澤感一點，另外BASF PET CF表面較為粗糙，從曲面及甲板上層紋的表現可以看出Raise3D PET CF的平整度較佳，整體來說 Raise3D PET CF表面平整度表現較為優異。
Raise3D Industrial PET CF列印樣品
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Raise3D Industrial PET CF
從列印樣品上可以看到列印的表面效果非常不錯，鋁擠型的上的字樣清楚呈現；在高度大約40公分的大導風管模型的列印件上，表面平整度非常優異；卡扣樣品在來回扣接3-4次後公扣發生斷裂，材料加入纖維使其剛性變強，不過似乎也變得較脆，此結果顯示這支Raise3D PET CF可能較不適合應用在扣件的模型應用。
物性比較:
在物理特性表現上，同樣是未退火的情況下夏比衝擊強度Raise3D PET CF高了BASF PET CF 大約1.4倍左右，顯示Raise3D PET CF可以耐受更大的衝擊力。其他的特性上兩者的差異並不大。在耐熱溫度的Raise3D只提供了退火後的數據，退火後則可達105度。
| 線材物性 | Polymaker Polylite PLA |
Raise3D Industrial PET CF (未退火) |
Raise3D Industrial PET CF(退火後) |
BASF Ultrafuse PET CF15(未退火) |
備註 |
| 楊氏係數(MPa) X-Y Young's Modulus |
2636 ± 330 | 5731 ± 261 | 6228 ± 544 | 6178 | 值越大硬度越高 |
| 拉伸強度(MPa) X-Y Tensile Strength |
46.6 ± 0.9 | 73 ± 2 | 68 ± 3 | 63.2 | 值越高越拉不斷 |
| 彎曲模量(MPa) X-Y Bending modulus |
3283 ± 132 | 5346 ± 232 | 5670 ± 334 | 5452 | 值越大越凹不斷 |
| 夏比衝擊強度(kJ/m2) Charpy Impact Strength |
2.7 ± 0.2 | 7.75 ± 1.08 | 4.30 ± 0.28 | 5.4 | 值越大韌性越高 |
| 熱變形溫度(°C) (HDT) 1.8MPa |
63* | - | 105 | 80 | 耐熱溫度 |
結論:
Raise3D Industrial PET CF為纖維增強材料，列印條件會比一般材料來得嚴苛，列印時會需要搭配剛性較高的噴嘴來避免纖維料對於一般黃銅噴嘴的磨損，例如:高剛性噴嘴或是SiC噴嘴(Raise3D碳纖維專用噴嘴)。同時列印也需要搭配3D列印用防潮箱來避免線材受潮。
以Raise3D列印機Pro3 HS這台列印進行列印，速度可達到150mm/s，即使在高速的條件下列印，整體來說效果相當優異且表面平整。物性方面Raise3D Industrial PET CF還具有高模量、高強度、低蠕變、低吸濕等優勢、是列印纖維增強材料的入門乃至進階的優選。
注意:材料會因為環境因素、材料品質、機器的狀態與散熱好壞等等因素，列印效果都會有所差異。
