Polipropilen za izradu kućišta baterija – usporedba 3D printa i injekcijskog prešanja
Polipropilen (PP) je jedan od najčešće korištenih materijala za izradu kućišta baterija zbog svoje otpornosti na kemikalije, dugotrajnosti i male mase. Do sada se uglavnom koristio injekcijski prešani PP kao standardno rješenje, no s razvojem aditivnih tehnologija, otvaraju se nove mogućnosti. Tu se posebno ističe SAF tehnologija 3D printa (Selektivna Apsorpcijska Fuzija), pogodna za izradu prototipa, pa čak i za manju serijsku proizvodnju gotovih dijelova.
Zašto koristiti polipropilen za izradu kućišta baterija
- Otpornost na kemikalije – Polipropilen je otporan na kiseline, baze i otapala koja se često nalaze u baterijama. To ga čini iznimno pouzdanim u zahtjevnim kemijskim okruženjima.
- Izvrsna električna izolacija – Zahvaljujući vrlo visokoj površinskoj i volumenskoj otpornosti, ne provodi električnu struju. Zbog toga je značajno umanjen rizik od kratkih spojeva.
- Otpornost na udarce – Ima visoku otpornost na udarce i vibracije (čak i pri oštećenju), što je ključno za industrijske primjene u kojima su dijelovi izloženi mehaničkom stresu.
- Lagana konstrukcija – Kao najlakši materijal u tehnologiji fuzije praškastog sloja (s gustoćom od samo 0,89 g/cm³), pomaže u smanjenju ukupne težine baterijskog sklopa. To je posebno važno u mobilnim i transportnim aplikacijama.
Test kemijske otpornosti: Kako SAF polipropilen podnosi baterijsku kiselinu
Kako bi se provjerila prikladnost SAF polipropilena za izradu kućišta baterija, provedena su ispitivanja njegovih dimenzija, mase i mehaničkih svojstava nakon izlaganja koncentriranoj sumpornoj kiselini, koja se često koristi u baterijama. Uzorci su bili uronjeni u kiselinu na 168 sati (jedan tjedan), dok su kontrolni uzorci istovremeno čuvani na sobnoj temperaturi. Budući da 3D ispis može imati male razlike u svojstvima ovisno o smjeru ispisa, testiranja su obuhvatila i XY i Z orijentaciju dijelova.
| Vrijednost | XY promjena | Z promjena |
|---|---|---|
| Promjer | -0,1% | 0,0% |
| Debljina | -0,1% | -0,2% |
| Težina | +0,3% | +0,5% |
| Težina (nakon 168 h sušenja) | 0,0% | 0,0% |
Tlačna ispitivanja provedena su prema normi ASTM D638, unutar 30 minuta od vađenja iz kiseline. Mehaničke promjene izražene su u tablici:
| Vrijednost | XY promjena | Z promjena |
|---|---|---|
| Granična čvrstoća | +6% | +5% |
| Youngov modul | +4% | +4% |
| Istezanje do loma | -25% | -7% |
Mehanička i toplinska svojstva
Slojevita izrada i razlike u svojstvima po smjerovima (anizotropija)
Kod SAF tehnologije, dijelovi se izrađuju sloj po sloj, za razliku od injekcijskog prešanja gdje materijal teče kontinuirano i puni kalup u jednom potezu. Zbog toga se mogu pojaviti razlike u mehaničkim svojstvima ovisno o smjeru izrade – posebno kod elastičnosti i istezanja. Zato je preporučljivo da se dijelovi koji će biti pod opterećenjem postavljaju u XY ravnini, gdje su mehanička svojstva stabilnija.
| Svojstvo | Vrijednost | Jedinica |
|---|---|---|
| Temperatura savijanja (0,46 MPa) | 107 | °C |
| Temperatura savijanja (1,82 MPa) | 56 | °C |
| Koeficijent toplinskog istezanja | 169 | μm/°C·m |
| Specifični toplinski kapacitet (20°C) | 1,76 | J/g·°C |
| Toplinska vodljivost (23°C) | 0,196 | W/m·K |
Utjecaj hlađenja na strukturu materijala
Kod injekcijskog prešanja, polipropilen se brzo hladi unutar metalnog kalupa, što rezultira ujednačenom i sitno-zrnatom kristalnom strukturom. S druge strane, kod SAF tehnologije, cijeli komad ostaje zagrijan dulje vrijeme zbog prirode procesa fuzije praškastog sloja. To omogućuje dublju kristalizaciju, što dovodi do veće krutosti materijala, ali i smanjenja njegove savitljivosti.
Kada koristiti SAF polipropilen za kućišta baterija?
Brz razvoj dizajna
Ako trebate brzo testirati više verzija proizvoda, SAF tehnologija je idealna jer omogućuje izradu prototipova bez potrebe za skupim kalupima. Umjesto da čekate tjednima ili mjesecima, funkcionalni prototip možete imati u roku od nekoliko dana.
Proizvodnja malih i srednjih serija
Za serije od nekoliko stotina do nekoliko tisuća komada, SAF je isplativo rješenje. Odličan je za pilot serije, proizvodnju zamjenskih dijelova ili za produljenje vijeka postojećih proizvoda – sve to bez potrebe za ponovnim izradama alata.
Složeni i prilagođeni oblici
SAF omogućuje izradu tehnički zahtjevnih i specifičnih oblika bez dodatnih troškova za alate. Time se mogu već u dizajnu uključiti elementi poput kopči, kanala ili ojačanja, što smanjuje broj dijelova i potrebu za dodatnim sastavljanjem. Ovo je posebno korisno za nestandardna baterijska kućišta – primjerice zakrivljena ili modularna – koja su teško izvediva klasičnim metodama.
Zaključak
SAF polipropilen predstavlja izvrsnu alternativu za izradu kućišta baterija, posebno tamo gdje su važne kemijska otpornost, brzina izrade i sloboda u dizajnu. Za razliku od klasičnog injekcijskog prešanja, SAF omogućuje bržu i fleksibilniju proizvodnju – bez potrebe za skupim alatima. Iako nije namijenjen za masovnu proizvodnju, idealan je za izradu prototipova, male do srednje serije, pilot-projekte i specijalizirane dijelove.
Kako tehnologija aditivne proizvodnje napreduje, SAF će sve više zauzimati mjesto u proizvodnji gotovih, funkcionalnih dijelova – omogućujući tvrtkama da svoje inovacije plasiraju brže i uz manji trošak.
Zanima vas kako SAF funkcionira u praksi? Javite nam se i dogovorite testiranje našeg H350 3D printera pogonjenog SAF tehnologijom – uvjerite se iz prve ruke u njegove mogućnosti!