Філамент для 3D-друку – як обрати найкращий матеріал для вашого проєкту

 

З появою технології 3D-друку вибір матеріалу став ключовою складовою, оскільки він значно впливає на якість та застосування кінцевого продукту. Щоб приймати обґрунтовані рішення при виборі відповідного матеріалу для вашого проєкту, варто дослідити, які типи матеріалів використовуються для 3D-друку, їх властивості, переваги та недоліки. Деякі матеріали мають вищу міцність, тоді як інші можуть витримувати високі температури або бути більш гнучкими.

Фактори, які слід враховувати при виборі матеріалів для 3D-друку

• Механічні властивості. Залежно від потреб вашого проєкту, вам може знадобитися матеріал з конкретними механічними властивостями, такими як міцність, гнучкість або опір удару. Наприклад, для створення функціонального прототипу або деталі, яка повинна витримувати тиск, потрібен матеріал з високою міцністю на розтягнення. Може бути більш підходящим для цього ABS або нейлон.

   

• Хімічна стійкість. Якщо виріб 3D-друку буде контактувати з хімічним речовинам або розчинником, то важливо обрати матеріал з відповідною хімічною міцністю, щоб запобігти його деградації з часом. Наприклад, PETG (поліетилентерефталат гліколь) відомий своєю стійкістю до багатьох хімічних речовин.
• Стабільність до перепаду температур. Здатність матеріалу зберігати свої властивості та розміри за різних температурних умов дуже важлива для деяких застосувань. Наприклад, якщо ваш об'єкт для 3D-друку буде піддаватися високим температурам, то може знадобитися матеріал, стійкий до тепла, такий як полікарбонат (PC) або ULTEM.
• Властивості матеріалу. Кожен матеріал має унікальні характеристики, такі як міцність, гнучкість та термостійкість, які суттєво впливають на продуктивність кінцевого продукту. Вибір матеріалу з відповідними властивостями повинен витримувати умови використання та середовища.
• Точність та деталі. Деякі матеріали краще підходять для виготовлення складних та деталізованих дизайнів, тоді як інші більш підходять для великих, менш деталізованих об’єктів. Вибір відповідного матеріалу допоможе досягти бажаного рівня деталізації та точності.
• Вимоги до післяобробки. Різні матеріали можуть потребувати різних ступенів післяобробки, таких як шліфування, фарбування або полірування. Розуміння потреб кожного матеріалу у післяобробці допоможе вибрати матеріал, який найкраще відповідає вимогам вашого проєкту та наявним ресурсам.
• Сумісність матеріалу. Не всі матеріали сумісні з усіма технологіями 3D-друку та екструдерами. Вибір матеріалу, який відповідає характеристикам вашого принтера, забезпечує безшовний та ефективний друк.
• Вартість. Ціна матеріалів може значно відрізнятися, тому правильний вибір допоможе оптимізувати витрати на проєкт без втрати якості.

Розуміння цих факторів та їх впливу на вибір матеріалу для 3D-друку допоможе вам обрати найкращий варіант для вашого проєкту, забезпечуючи відповідність кінцевого продукту вашим специфікаціям та вимогам застосування.

Стандартні термопластичні матеріали

1. PLA (Полілактид)

Особливості PLA:

• PLA, або полілактид, – досить розповсюджений та простий у використанні термопласт у світі 3D-друку. Його особливістю є універсальність, легкість використання та екологічна безпечність. PLA отримують з відновлюваних ресурсів, таких як кукурудзяний крохмаль та тростинний цукор, що робить його біорозкладним та привабливим вибором для еко-свідомих користувачів.
• Одна з ключових особливостей PLA – легкість друку. Він має нижчу температуру друку порівняно з багатьма іншими матеріалами, зазвичай від 190 до 230°C. Це робить його сумісним з великою кількістю 3D-принтерів. Крім того, PLA доступний у різних кольорах та варіантах обробки, включаючи прозорий та металевий.
• Хоча PLA не такий міцний, як деякі інші матеріали, наприклад ABS, він підходить для широкого спектру застосувань. Зазвичай його використовують для прототипів, декоративних виробів та хобі. Об’єкти з PLA мають гладку поверхню та відносно стійкі до викривлення, що робить їх відмінним вибором для деталізованих та вишуканих дизайнів.

Переваги:

• Екологічно чистий, ідеально підходить для тих, хто стежить за своїм екологічним впливом.
• Простий у використанні, що робить його ідеальним для початківців.
• Приємний запах під час друку, на відміну від деяких інших пластиків.
• Широкий вибір кольорів та ефектів.

Недоліки:

• Менш міцний та більш крихкий, не підходить для компонентів, які піддаються механічним навантаженням.
• Низька термостійкість, може деформуватися під впливом високих температур.
• Схильний до ультрафіолетового розкладання, не ідеальний для використання на вулиці.
• Слабка гнучкість, що обмежує його використання в місцях, які вимагають згину або руху.

Вимоги до обладнання:

• Температура екструдера: зазвичай між 190-220°C.
• Нагрівальна платформа: опціонально, але може бути корисним, зазвичай встановлений на 45-60°C.
• Охолодження: рекомендовані охолоджувальні вентилятори для отримання чітких деталей та козирків.
• Сопло: звичайні латунні сопла є достатніми.

Рекомендації для використання:

• використовуйте охолоджувальний вентилятор, щоб покращити деталі друку та запобігти опусканню на виступах;
• зберігайте вашу нитку PLA в сухому, прохолодному місці, щоб уникнути поглинання вологи;
• відрегулюйте густину наповнення для отримання більш міцних внутрішніх конструкцій за потреби.
• експериментуйте з температурами для отримання різних візуальних ефектів у спеціальних нитках PLA.

2. ABS (Акрилонітрил Бутадієн Стирол)

Особливості ABS:

• ABS – сучасний синтетичний полімер на основі нафти, відомий своєю міцністю та універсальністю. Він широко використовується в різних сферах, включаючи автомобільні деталі та конструктор LEGO.
• Одна з його ключових особливостей – це виняткова міцність і стійкість до зносу, що робить його ідеальним вибором для об'єктів, які піддаються різним навантаженням. ABS витримує високі температури та удари, зберігаючи свою цілісність там, де матеріали, такі як PLA, можуть викривитися або зламатися. Крім того, ABS підходить для після друкарського оброблення, наприклад, шліфування, склеювання та фарбування. Його гнучкість також є перевагою, оскільки він може витримати згинання без ламання.

Переваги:

• Дуже міцний.
• Стійкий до високих температур, зберігаючи цілісність там, де PLA може викривитися.
• Можливість післядрукарської обробки.
• Добра гнучкість, що робить його підходящим для деталей, які повинні витримувати згинання.

Недоліки:

• Схильний до викривлення та розтріскування при швидкому охолодженні.
• Видає пари зі сильним запахом під час друку, що потребує хорошої вентиляції в приміщенні.
• Потребує підігріву платформи та, в ідеалі, закритого простору друку.
• Складніше друкуються деталі, ніж PLA, не завжди підходить для початківців.

Вимоги до обладнання:

• Температура екструдера: зазвичай між 220-250°C.
• Нагрівальний платформа: обов'язково встановити температуру на рівні близько 95-110°C для кращих результатів.
• Сопло: звичайні сопла, як правило, підходять, але загартована сталь може забезпечити кращу тривалість служби.

Рекомендації для використання:

• Використовуйте акрилові стінки для 3D-принтера, щоб забезпечити рівномірний температурний режим всередині шафи принтера.
• Застосовуйте клей або, наприклад, стрічку Каптона, для кращого зчеплення з платформою.
• Забезпечте добре провітрювання в приміщенні для виведення парів від ABS.
• Експериментуйте з налаштуваннями принтера, щоб зменшити викривлення деталі та покращити зв'язок між шарами.
• Розгляньте використання суміші ABS (суміш ABS і ацетону) на платформі для кращого зчеплення.

3. PETG (Поліетилен терефталат гліколь)

Особливості:

• PETG є універсальним та простим у використанні матеріалом для 3D-друку. Він поєднує найкращі особливості як PLA, так і ABS, роблячи його відмінним вибором для різних застосувань.
• PETG відомий своєю міцністю та легкістю друку. Він забезпечує вражаючу довговічність та стійкість до ударів, залишаючись відносно простим у роботі. На відміну від деяких інших матеріалів, PETG не виділяє сильних запахів або шкідливих парів під час друку, що робить його безпечнішим варіантом.
• Одна з ключових характеристик PETG – його прозорість, яка дозволяє створювати чисті та прозорі деталі. Він також менш схильний до викривлення порівняно з ABS і добре прилипає до платформи.

Переваги:

• Міцність та гнучкість: PETG міцний та гнучкий, що робить його ідеальним для створення довговічних деталей.
• Прозорість: він може створювати чіткі або прозорі друковані вироби.
• Стійкість до хімічних речовин: PETG стійкий до хімічних речовин та води.
• Легкість друку: PETG відносно простий у друці та менш схильний до викривлення.

Недоліки:

• Не для екстремальних температур: PETG не витримує високі температури так добре, як ABS.
• Погана адгезія до нагрівальної основи: для деяких друків може бути необхідним використання засобів адгезії, таких як клей або клійка стрічка.

Вимоги до обладнання:

• температура екструдера: зазвичай між 220-250°C.
• нагрівальна платформа: рекомендується використовувати з температурою приблизно 75-85°C для хорошої адгезії.
• сопло: звичайні латунні сопла працюють добре.

Рекомендації для використання:

• Підготовка платформи: переконайтеся, що поверхня чиста та рівна, та розгляньте використання засобів адгезії, якщо це потрібно.
• Охолодження: експериментуйте з параметрами охолодження для оптимальних результатів.
• Адгезія шару: зверніть увагу на належну адгезію між шарами для створення міцних елементів.
• Зберігання нитки: зберігайте PETG в сухому середовищі для збереження якості друку.

4. FLEX

FLEX, або термопластичний поліуретан, є гнучкою та еластичною ниткою для 3D-друку, яка поєднує властивості гуми та пластику. Він має високу стійкість до зношування, хімічних речовин та ультрафіолетового випромінювання та може витримувати екстремальні температури без утворення тріщин або деформації. Він також може розтягнутися до 600% від своєї початкової довжини та повернутися до своєї початкової форми, що робить його ідеальним для об'єктів, які повинні постійно згинатися або стискатися. FLEX широко використовується в 3D-друку для створення елементів, таких як гнучкі чохли для телефонів, автомобільні деталі, медичні пристрої та техніки, яка контактує зі шкірою, оскільки він безпечний для організму людини, може поглинати удари та вібрацію. FLEX можна друкувати як з допомогою методу злитого відкладання (FDM), так і з використанням селективного лазерного спікання (SLS), що дозволяє створювати складні форми і дизайни, які важко досягти з більш жорсткими матеріалами.

Переваги:

• Довговічний та стійкий до зношування, хімічних речовин та ультрафіолетового випромінювання.
• Добре переносить високі та низькі температури без стану крихкості або деформації.
• Має відмінну еластичність і може розтягнутися до 600% від початкової довжини перед ламанням.
• Створює гладкі та блискучі поверхні з мінімальною кількістю шарів.

Недоліки:

• Дорожчий, ніж інші поширені нитки, такі як PLA або ABS.
• Складніше друкувати, в порівнянні з жорсткими нитки через його м'якість і тенденцію до скручування або викривлення.
• Вимагає приводу прямого виведення і високоякісного сопла, щоб запобігти засміченню та застряганню.
• Не є безпечним для вживання з їжею та може виділяти шкідливі пари при нагріванні.

Вимоги до обладнання:

• Високоякісне сопло з діаметром щонайменше 0,4 мм і гладкою внутрішньою поверхнею.
• Нагрівальна платформа з температурою близько 50°C і відповідною поверхнею для друку, такою як PEI, BuildTak або синя малярна стрічка.
• Вентилятор охолодження з помірною швидкістю для запобігання перегріванню та прогинам.

Рекомендації для використання:

• Друкуйте з низькою швидкістю приблизно 20-30 мм/с та високою температурою приблизно 230°C, щоб забезпечити належне зчеплення.
• Використовуйте низьку відстань відведення близько 1-2 мм та низьку швидкість відведення близько 20-40 мм/с.
• Виберіть швидкість потоку на 5-10% більшу, щоб компенсувати стискання нитки в екструдері.
• Використовуйте більшу висоту шару приблизно 0,2-0,3 мм та меншу щільність наповнення приблизно 10-20%, щоб скоротити час друку та витрати матеріалу.

5. NYLON - Нейлон (Поліамід)

Характеристики:

• Нейлон (PA) відомий своєю міцністю, довговічністю та гнучкістю. Він стійкий до ударів і зносу, що робить його ідеальним для створення деталей, які повинні витримувати великі навантаження. Якщо ви шукаєте матеріал, який може відновитися після різноманітних навантажень, то нейлон – це найкращий вибір.
• Одна з особливостей нейлону – це його здатність поглинати вологу з повітря. Це може впливати на якість друку, тому важливо тримати його сухим перед та під час друку. Крім того, нейлон може бути трохи складним у друку через його унікальні характеристики, але результат того вартий.

Переваги:

• Висока міцність: нейлон надзвичайно міцний, навіть в тонких ділянках.
• Гнучкість: він пропонує хороший баланс між міцністю та гнучкістю.
• Довговічність: деталі з нейлону можуть витримувати удари та бути зносостійкими.
• Стійкість до хімічних речовин та олій.
• Низький коефіцієнт тертя: нейлон має низькі властивості тертя, що підходить для рухомих деталей.

Недоліки:

• Гігроскопічний: нейлон поглинає вологу з повітря, що впливає на якість друку.
• Вигини: схильний до вигинів, якщо не друкувати в контрольованому середовищі.
• Висока температура друку: вимагає високих температур екструзії (230-260°C).
• Зчеплення з платформою: часто вимагається підігрів основи.
• Охолодження: мінімальне охолодження необхідне для запобігання вигинам.

Вимоги до обладнання:

• Температура екструзії: зазвичай між 230-260°C.
• Нагрівальна платформа: обов'язковий, встановлений на рівні приблизно 70-90°C для гарного зчеплення.
• Сопло: рекомендується сопло із загартованої сталі для тривалого використання.
• Обгородження: закрите середовище для друку корисно.

Рекомендації для використання:

• Сухий філамент: тримайте нейлоновий філамент сухим, щоб запобігти проблемам, пов'язаним з вологою.
• Допоміжний засіб для зчеплення: використовуйте допоміжні засоби для кращої адгезії, такі як клейові палички або спеціальні підложки для платформи.
• Повільне охолодження: мінімізуйте охолодження, щоб уникнути вигинів.
• Обгородження: друкуйте в закритому середовищі, щоб контролювати температуру та вологість.
• Швидкість друку: повільний режим друку для оптимальних результатів.