Проблемы с Кружкой для Путешествий

Вы не сможете приготовить безопасную кофейную чашку с помощью домашних FDM-принтеров. Для потребителей / любителей не существует термопластичных материалов, пригодных для печати, которые надежно И безопасно содержали бы напитки с температурой кофе / чая.

Несмотря на то, что на первый взгляд некоторые пластмассы могут показаться механически пригодными, существуют долгосрочные проблемы с использованием термопластов для эксплуатации при повышенных температурах. Материал становится более слабым и менее стабильным по размерам под нагрузкой, когда температура приближается к точке стеклования полимера. Например, вот некоторые данные испытаний Stratasys на прочность АБС в зависимости от температуры:

Даже если пластик выдержит несколько применений, со временем он может расползтись и деформироваться. И это может быть прекрасно, в зависимости от ваших потребностей! Люди и раньше печатали рабочие кофейные чашки из АБС-пластика. Для некоторого определения слова "рабочий" вы можете распечатать рабочую кофейную кружку. Это просто не будет работать на том уровне долговечности и надежности, которого люди обычно ожидают от контейнеров для горячих напитков. (Представьте, что ручка сломается и вам на колени польется обжигающая жидкость.) В частности, PLA имеет тенденцию к резкому выходу из строя из-за его необычной способности ползти до полного разрушения при очень низком удлинении.

Тогда возникает вопрос о том, является ли КАКАЯ-либо деталь, напечатанная на FDM, когда-либо безопасной для повторного использования в сфере общественного питания. Одноразовое использование (например, одноразовые формочки для печенья) может быть вполне приемлемым, но повторное использование создает дополнительные проблемы, поскольку детали из FDM пористые. Они содержат микроскопическую структуру пустот / зерен, которая идеально подходит для улавливания остатков пищи и защиты бактерий. Каждая деталь FDM в этом отношении похожа на старую, поцарапанную деревянную разделочную доску. Их трудно эффективно дезинфицировать. Высокотемпературный цикл мытья в посудомоечной машине справится с этой задачей, но это создает значительную тепловую нагрузку на термопласты.

Вот пример микрофотографии, которую я сделал для пустот в печатной детали (все нити выровнены одинаково, чтобы подчеркнуть форму):

Эти пустоты также могут привести к утечке жидкостей, если не будут использованы тщательные настройки печати. Чрезмерное выдавливание с несколькими периметрами или выполнение какого-либо послепечатного уплотнения может привести к получению водонепроницаемых деталей. Это несложно, просто нужно немного поэкспериментировать.

Существует также немало неофициальных свидетельств того, что большая часть дешевой нити из Азии полна неприятных токсичных веществ, которые могут попадать в горячие напитки. Тяжелые металлы, такие как свинец, стронтрий и кадмий, часто встречаются в термопластах в качестве технологических добавок, пигментов или просто от недобросовестных компаний, утилизирующих промышленную золу, смешивая ее с нитями темного цвета для экспорта. Нити американского и европейского производства, по-видимому, лучше в этом отношении.

Теперь, когда основные проблемы устранены... Вот список конкретных материалов, которые вы, возможно, захотите попробовать:

• Смеси PLA, используемые в 3D-печати, размягчаются и практически мгновенно разрушаются при контакте с горячими напитками. (Они содержат восстановители расплава и модификаторы вязкости, а также молекулярные массы полимеров, характерные для нити FDM, и будут работать иначе, чем изделия из PLA, отлитые под давлением.) Можно отжигать PLA, чтобы выдерживать более высокие температуры, так как это увеличивает кристалличность полимера и, таким образом, делает его более термостойким. Однако это очень экспериментальный метод, и результаты будут значительно различаться в зависимости от поставщика нити, цвета / пигмента и используемого процесса отжига. Даже отожженный PLA вряд ли выдержит длительное хранение очень горячих напитков и использование в посудомоечной машине.
• При высокой температуре напитка АБС становится довольно слабым. Он может выдержать использование некоторое время, но он довольно слабый и будет медленно расползаться при приготовлении очень горячих напитков или в посудомоечной машине с высокой температурой. АБС одобрен для употребления в пищу во многих контекстах, несмотря на то, что думают многие люди, но горячие напитки не входят в число разрешенных видов применения.
• Смеси из ПЭТ по химическому составу являются довольно хорошим выбором - бутылки для газировки из ПЭТ, - но, как правило, имеют температуру стекла около 70-75 ° C и, следовательно, будут слабыми или полностью разрушатся при температуре горячего напитка. Также важно спросить, что подмешивается в PET. Например, PETG является "модифицированным гликолем", но поставщики нитей не сообщают никаких подробностей об этом и не раскрывают, как это может повлиять на поведение полимера при выщелачивании.
• Большинство нейлоновых материалов расползаются под нагрузкой при удивительно низких температурах, возможно, 50-55 ° С, в зависимости от смеси. Нейлоновые чулки также подвергаются воздействию кислот и впитывают пятна и запахи от кофе. Нейлоновые чулки также имеют тенденцию сильно набухать/сжиматься под воздействием воды, поэтому механическая подгонка и общая форма нейлоновых деталей могут быть недостаточно устойчивыми даже для подачи холодных напитков. Taulman's 910, вероятно, является хорошим кандидатом для подачи горячих напитков из-за его высокой рабочей температуры, но кислотный удар от воздействия кофе все еще может быть проблемой в долгосрочной перспективе. Это стоит попробовать.
• Поликарбонат термостойкий даже в кипящей воде, поэтому механически он хорош, но поликарбонат выщелачивает BPA (один из мономеров, оставшихся после производства) в горячие жидкости.
• Высокотемпературные экзотики, такие как Ultem и PEEK, не могут быть напечатаны на принтерах для потребителей / любителей в масштабе, необходимом для кофейной кружки. Они просто слишком сильно деформируются, если только у вас нет духовки для обогреваемой камеры сборки.

Таким образом, вы можете сделать рабочую кофейную кружку с помощью FDM-печати, но это не очень хорошая идея. Для 3D-печати кофейной кружки лучше всего заказать керамическую печать в онлайн-сервисном бюро.