Konsumenckie drukarki 3D nie są już ograniczone do filamentów ABS i PLA. Popularność technologii wytwarzania przyrostowego doprowadziła do napływu wielu tworzyw konstrukcyjnych. Chociaż ABS i PLA pozostają popularne, wielu entuzjastów druku 3D przeszło na nowsze materiały.
Oto wszystko, co musisz wiedzieć o różnych filamentach do druku 3D i jak wybrać jeden do swoich potrzeb.
Jak wybrać filament do druku 3D
Druk 3D różni się od większości zwykłych hobby. Polega na wyrafinowanych robotach tworzących skomplikowane przedmioty z egzotycznych materiałów. Podobnie jak wszystkie zaawansowane przedsięwzięcia inżynieryjne, drukowanie 3D opiera się na zdolności użytkownika do czytania i przestrzegania arkuszy danych technicznych. Wiedza o tym, jak zrozumieć te dokumenty, jest kluczem do wiedzy, jakiego filamentu do druku 3D użyć do konkretnych zastosowań.
Nie musisz się tym przejmować, jeśli Twoje potrzeby w zakresie drukowania 3D ograniczają się do wydruków kosmetycznych, ponieważ PLA jest wszystkim, czego kiedykolwiek będziesz potrzebować. Drukowanie części funkcjonalnych wymaga jednak zrozumienia różnych parametrów włókien, takich jak wytrzymałość na rozciąganie, twardość/elastyczność, odporność na ciepło, trwałość, pełzanie i wypaczanie.
Jakie są więc najlepsze filamenty do druku 3D i kiedy należy stosować jeden nad drugim?
1. PLA (kwas polimlekowy)
Kwas polimlekowy jest dla druku 3D tym, czym koła treningowe dla rowerów. Niezwykle łatwe jest drukowanie nawet na najtańszych drukarkach 3D. Przy temperaturach drukowania zaczynających się już od 180 ° C, nie potrzebujesz całkowicie metalowego gorącego końca, aby bezpiecznie wydrukować ten filament. PLA nie wymaga nawet podgrzewanego łóżka, o ile temperatura w pomieszczeniu jest utrzymywana powyżej 20°C.
Materiał praktycznie się nie wypacza i może bardzo dobrze mostkować, jeśli zapewni się odpowiednie chłodzenie części. Nie wiesz, co oznaczają te wszystkie terminy? Sprawdź nasze Przewodnik aktualizacji Ender-3 aby dowiedzieć się więcej o całkowicie metalowych końcówkach i bezpieczeństwie drukarek 3D.
Podsumowując: niezwykle trudno jest zrujnować wydruk PLA. Dzięki temu początkujący mogą stopniowo uczyć się wielu skomplikowanych aspektów drukowania 3D bez uderzania w mur powtarzających się niepowodzeń drukowania. Jako początkujący, trzymanie się PLA ułatwia zrozumienie podstaw przyczepności łóżka, kalibracji pierwszej warstwy, nawisów i mostkowania. PLA to optymalny sposób na przetestowanie ograniczeń drukowania 3D bez konieczności zastanawiania się nad kalibracją drukarki i ustawieniami krajalnicy.
Właściwości żarnika PLA
- Drukowalność: Doskonały
- Wybór koloru: Doskonały
- Wytrzymałość cieplna: Słaby
- Wytrzymałość na rozciąganie: Doskonały
- Wytrzymałość: Słaby
- Odporność na promieniowanie UV: Doskonały
- Odporność na wilgoć: Doskonały
- Odporność na pełzanie: Słaby
Kiedy należy używać filamentu do drukowania 3D PLA?
PLA świetnie nadaje się do kosmetycznych wydruków 3D, ale nie do niczego innego. Pomimo dużej wytrzymałości na rozciąganie, brakuje mu wytrzymałości, ponieważ materiał jest zbyt twardy do zginania. Dzięki temu jest kruchy i podatny na pękanie w zastosowaniach wymagających odporności na uderzenia i zginanie. Jej druk w niskich temperaturach przekłada się również na słabą odporność na ciepło. Wydruki z PLA wypaczają się pod wpływem bezpośredniego światła słonecznego lub warunków panujących w samochodzie ze względu na niską temperaturę zeszklenia materiału wynoszącą 57°C.
Tendencja PLA do pełzania lub trwałego odkształcania się pod obciążeniem w temperaturze pokojowej sprawia, że nie nadaje się do żadnego funkcjonalnego nadruku, który wykorzystuje elementy złączne lub służy jakimkolwiek celom nośnym. W związku z tym większość entuzjastów druku 3D przechodzi na inne materiały po opanowaniu ustawień krajalnicy i dostrajania drukarki 3D za pomocą PLA.
2. PETG (politereftalan etylenu glikol)
PETG powinien idealnie być twoim drugim wyzwaniem z filamentem po opanowaniu PLA. Jest dość podobny do plastiku znajdującego się w butelkach na wodę i pojemnikach na żywność, z wyjątkiem dodatku glikolu w celu poprawy drukowności. PETG jest lepszy od PLA w najważniejszych parametrach. Jest nieco twardszy, znacznie bardziej odporny na ciepło, wykazuje doskonałą odporność na pełzanie i dlatego nadaje się do funkcjonalnego drukowania 3D.
Jednak jest też nieco trudniejszy do wydrukowania. To nie jest całkowicie zła rzecz. Chociaż jest praktycznie niemożliwe, aby dobrze dostrojona drukarka zepsuła wydruki PLA, prawidłowe wykonanie PETG wymaga lepszego zrozumienia oprogramowania do krojenia i kalibracji pierwszej warstwy. Dzięki temu filament jest bezpiecznym sposobem na poznanie tych pojęć, które są niezbędne do opanowania innych trudnych technicznie filamentów do drukowania 3D.
PETG jest również dość higroskopijny, więc suszenie go przed drukowaniem jest konieczne, jeśli mieszkasz w wilgotnym miejscu. Same wydruki nie są podatne na wchłanianie wilgoci, ale mokry filament spowoduje problemy z wytłaczaniem i jakością druku. Materiał może trwale związać się z większością Powierzchnie do drukowania 3D jeśli pierwsza warstwa jest drukowana zbyt blisko powierzchni roboczej.
Lepki, lepki charakter stopionego włókna sprawia, że jest to również zły wybór do mostkowania i stromych nawisów. Przekłada się to jednak również na najlepszą przyczepność warstwy pomimo niskiej temperatury drukowania.
Właściwości żarnika PETG
- Drukowalność: Dobrze
- Wybór koloru: Dobrze
- Wytrzymałość cieplna: Przeciętny
- Wytrzymałość na rozciąganie: Dobrze
- Wytrzymałość: Dobrze
- Odporność na promieniowanie UV: Doskonały
- Odporność na wilgoć: Słaby
- Odporność na pełzanie: Dobrze
Kiedy należy używać filamentu do druku 3D PETG?
PETG to doskonały kompromis między PLA a znacznie lepszymi włóknami ABS. Chociaż brakuje mu wyższej odporności termicznej ABS, nadal jest wystarczająco dobry, aby drukować na zewnątrz lub we wnętrzu samochodu. Jest również znacznie twardszy niż PLA i idealnie nadaje się do zastosowań, w których wymagana jest odporność na uderzenia. Odporność PETG na pełzanie sprawia, że idealnie nadaje się również do funkcjonalnych wydruków i komponentów drukarek 3D.
3. TPE/TPU/TPC (elastomer termoplastyczny/poliuretan/kopoliester)
TPE zawiera szereg tworzyw sztucznych o właściwościach gumopodobnych. Takie włókna są używane w zastosowaniach, w których pożądana jest elastyczność. Regularne elastyczne włókna sprzedawane jako TPE są dostępne w różnych twardościach według Shore’a, co jest miarą elastyczności. W rzeczywistości TPE zawiera szeroką kategorię włókien, w tym TPU na bazie uretanu, który jest nieco sztywniejszy, aby poprawić drukowność. TPC to wariant na bazie kopoliestru o zwiększonej odporności na ciepło, promieniowanie UV i czynniki chemiczne.
Drukowanie z TPE i jego wariantów jest trudne ze względu na nieodłączną elastyczność filamentu. Filamenty te są szczególnie trudne do drukowania za pomocą ekstruderów Bowden, ponieważ brak sztywności utrudnia przepychanie filamentu przez dyszę. W związku z tym, wytłaczarki z napędem bezpośrednim, z krótką ścieżką filamentu między zębatkami ekstrudera a dyszą, są zalecane do niezawodnego drukowania.
Tendencja włókna do ściskania i wydłużania również sprawia, że retrakcje są zawodne. Prowadzi to do nadmiernego naciągania nadruków, co wymaga specjalistycznej wiedzy, aby je złagodzić. Zaleca się również drukowanie tych elastycznych filamentów na nieogrzewanym stole, najlepiej za pomocą środka antyadhezyjnego, takiego jak klej w sztyfcie lub lakier do włosów. Niezastosowanie się do tego często skutkuje trwałym związaniem wydruków z powierzchnią roboczą.
Właściwości włókna TPE
- Drukowalność: Przeciętny
- Wybór koloru: Przeciętny
- Wytrzymałość cieplna: Przeciętny
- Wytrzymałość na rozciąganie: Przeciętny
- Wytrzymałość: Doskonały
- Odporność na promieniowanie UV: Dobrze
- Odporność na wilgoć: Słaby
- Odporność na pełzanie: Dobrze
Kiedy należy używać filamentu do drukowania 3D TPE/TPU/TPC?
Te elastyczne włókna doskonale sprawdzają się w zastosowaniach, w których odporność na uderzenia, zginanie, zużycie i przyczepność są bardziej pożądane niż sztywność. TPE i TPU są regularnie używane do drukowania 3D uszczelek, pokrowców na telefony i opasek na nadgarstki. TPC to droższa alternatywa, która zapewnia dodatkową odporność na temperaturę i chemikalia, odpowiednią do trudnych warunków.
4. ABS (akrylonitryl-butadien-styren)
ABS, w postaci formowanego wtryskowo awatara, znajduje się w większości produktów konsumenckich w postaci desek rozdzielczych i rozdzielnic samochodowych, zabawek, łączników rurowych oraz jako podwozia większości konsumenckich artykułów trwałego użytku. Nic dziwnego, że jego znajomość, cena i dostępność sprawiły, że jest to materiał z wyboru dla komercyjnego przemysłu druku 3D. To wspaniały materiał o niezrównanym stosunku ceny do wydajności i dobrej odporności na ciepło.
Jego odporność na ciepło sprawia, że jest niekompatybilny z tanimi gorącymi końcówkami wyłożonymi PTFE. Większość filamentów ABS wymaga temperatury dyszy około 250°C. To sprawia, że wszystkie metalowe końcówki są obowiązkowe dla bezpiecznego drukowania. Włókno usuwa również szkodliwe LZO (lotne związki organiczne), takie jak styren, o których wiadomo, że mają negatywny wpływ na zdrowie. Dowiedz się, jak ABS wypada w porównaniu do PLA w naszym ABS vs. Porównanie PLA.
Skłonność filamentu ABS do wypaczania się utrudnia drukowanie, chyba że posiadasz drukarkę z podgrzewaną obudową, taką jak Seria drukarek 3D firmy Voron. Rozwarstwienie, przyczepność do podłoża i wypaczanie to uporczywe problemy w przypadku dużych wydruków ABS na niezabudowanych drukarkach. Powiedziawszy to, większość nowoczesnych włókien ABS dobrze się drukuje, o ile utrzymujesz zamkniętą objętość kompilacji i używasz podgrzewanego stołu jako pasywnego źródła ciepła. Włókna kompozytowe ABS wzmocnione włóknem węglowym i szklanym w znacznym stopniu łagodzą te problemy.
Właściwości włókna ABS
- Drukowalność: Przeciętny
- Wybór koloru: Przeciętny
- Wytrzymałość cieplna: Dobrze
- Wytrzymałość na rozciąganie: Dobrze
- Wytrzymałość: Dobrze
- Odporność na promieniowanie UV: Przeciętny
- Odporność na wilgoć: Dobrze
- Odporność na pełzanie: Doskonały
Kiedy należy używać filamentu do drukowania 3D ABS?
ABS wykazuje dobrą wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość, co czyni go idealnym do funkcjonalnych wydruków, a nawet niektórych zastosowań inżynierskich. Materiał może być używany w zastosowaniach wysokotemperaturowych, takich jak elementy hot end do drukarek 3D i funkcjonalne wydruki do wnętrz samochodów. Każdy scenariusz inżynieryjny, który wymaga odporności na ciepło, uderzenia i zużycie, można tanio zrealizować dzięki ABS.
5. ASA (akrylonitryl-styren akrylan)
ASA to zmodyfikowana forma ABS, która jest łatwiejsza w druku i wykazuje zwiększoną odporność na promieniowanie UV. Duże wydruki ASA są łatwiejsze dzięki ich tendencji do mniejszego wypaczania się niż ABS. Większość filamentów ASA ma również tendencję do wydzielania mniejszej ilości lotnych związków organicznych podczas drukowania.
A wszystko to osiąga się przy zachowaniu wytrzymałości, wytrzymałości i odporności na temperaturę porównywalną z ABS. Nie widzimy powodu, aby wybierać ABS, jeśli stać Cię na lekką premię, jaką kierują filamenty ASA.
Właściwości żarnika ASA
- Drukowalność: Dobrze
- Wybór koloru: Przeciętny
- Wytrzymałość cieplna: Dobrze
- Wytrzymałość na rozciąganie: Dobrze
- Wytrzymałość: Dobrze
- Odporność na promieniowanie UV: Doskonały
- Odporność na wilgoć: Dobrze
- Odporność na pełzanie: Doskonały
Kiedy należy używać filamentu do druku 3D ASA?
ASA może być używany do tych samych zastosowań, co ABS, z dodatkową wszechstronnością zachowania trwałości i integralności koloru pomimo silnego narażenia na działanie promieni słonecznych.
6. PA (poliamid lub nylon)
Poliamid, lepiej znany pod nazwą handlową Nylon, znajduje się w artykułach trwałego użytku konsumenckiego w postaci kół zębatych, zawiasów i przesuwnych komponenty — w zasadzie w każdym zastosowaniu, które wymaga ekstremalnej odporności na zużycie, niskiego tarcia, doskonałej wytrzymałości i pewnego stopnia tolerancja temperatury. PA jest niezbędny w procesach druku 3D spiekanego proszkowo, stosowanych w komercyjnych drukarkach 3D SLS.
Nylon występuje również w przestrzeni druku 3D FDM w różnych mieszankach, oferujących różne kompromisy między odpornością na ciepło, wytrzymałością, trwałością i odpornością na pełzanie. To ostatnie jest ważne, ponieważ materiał w stanie naturalnym wykazuje tendencję do pełzania pod wpływem ciepła. Dlatego większość zastosowań inżynieryjnych wymaga PA zmieszanego z włóknem węglowym lub szklanym, aby poprawić wytrzymałość na rozciąganie, odporność na pełzanie i tolerancję temperaturową.
Wysoka temperatura zeszklenia materiału i wrodzona tendencja do wypaczania utrudniają drukowanie na tanich, niezabudowanych drukarkach. Co więcej, chroniczna tendencja PA do wchłaniania wilgoci wymaga suszarek z filamentem, które niezawodnie utrzymują temperaturę komory 80°C. W rzeczywistości udane drukowanie wymaga również przeprowadzenia filamentu przez suche pudełko podczas drukowania. To świetny filament inżynieryjny, który wymaga sprawnej drukarki i doświadczonego operatora.
Właściwości żarnika PA
- Drukowalność: Słaby
- Wybór koloru: Słaby
- Wytrzymałość cieplna: Dobrze
- Wytrzymałość na rozciąganie: Dobrze
- Wytrzymałość: Doskonały
- Odporność na promieniowanie UV: Przeciętny
- Odporność na wilgoć: Słaby
- Odporność na pełzanie: Przeciętny
Kiedy należy używać filamentu do drukowania 3D PA?
Funkcjonalne wydruki PA sprawdzają się jako części mechaniczne, takie jak koła zębate, zawiasy i dźwignie. Materiał jest również wystarczająco wytrzymały, aby można go było wykorzystać do produkcji niestandardowych narzędzi i prototypów wymagających mocnych elementów siatkowych narażonych na tarcie i uderzenia. Różne mieszanki włókien szklanych i węglowych można również stosować do modyfikowania sztywności i elastyczności materiału, aby spełnić różne wymagania inżynieryjne.
6. PC (poliwęglan)
PC to jeden z najsilniejszych filamentów do druku 3D dostępnych dla konsumenckich drukarek 3D. Jak silny, pytasz? Cóż, materiał ten jest używany do produkcji wszystkiego, od szkła kuloodpornego po osłony myśliwców. Komputer może wytrzymać temperatury do 110°C, a niektóre mieszanki osiągają nawet lepsze wyniki.
PC wyróżnia się wysoką wytrzymałością na rozciąganie, a jednocześnie jest wyjątkowo odporny na uderzenia. Daje mu to wyróżnienie doskonałe w zastosowaniach, w których nawet nylon nie spełnia oczekiwań. Jednak te właściwości fizyczne sprawiają, że drukowanie na komputerze jest trudne. Nierzadko zdarza się, że niektóre mieszanki PC wymagają temperatury dyszy 300 °C, a podgrzewany stół utrzymywany jest powyżej 100 °C.
Materiał jest również podatny na nadmierne wypaczenie i dobrze przylega jedynie do powierzchni poliwęglanowych lub taśmy poliimidowej. Jednak, podobnie jak nylon, PC jest dostępny w różnych mieszankach, dzięki czemu jest bardziej drukowalny.
Właściwości żarnika PC
- Drukowalność: Słaby
- Wybór koloru: Słaby
- Wytrzymałość cieplna: Doskonały
- Wytrzymałość na rozciąganie: Doskonały
- Wytrzymałość: Doskonały
- Odporność na promieniowanie UV: Doskonały
- Odporność na wilgoć: Słaby
- Odporność na pełzanie: Doskonały
Kiedy należy używać filamentu do drukowania 3D na PC?
PC jest stosowany w różnych zastosowaniach przemysłowych, motoryzacyjnych i elektrycznych — zwłaszcza tych wymagających wysokiej wytrzymałości i odporności na temperaturę. Naturalna klarowność optyczna materiału sprawia, że jest on również idealny do przezroczystych wydruków, o ile grubość ścianki jest minimalna.
Wybierz mądrze włókno do drukowania 3D
Teraz, gdy masz przydatne środki do porównywania różnych właściwości fizycznych i parametrów wydajnościowych klasy konsumenckiej filamenty, wybór odpowiedniego jest kwestią oceny, które parametry najlepiej pasują do Twojego konkretnego Aplikacje.
Jeśli dopiero zaczynasz drukować w 3D, zalecamy rozpoczęcie od PLA i ukończenie PETG przed podjęciem bardziej wymagających materiałów, takich jak ABS i nylon.
