Jak wybrać odpowiednie włókna do swojej drukarki 3D?

8. marca 2020, 23:01 | Tak jak tradycyjne drukarki potrzebują wypełnień tuszu, tak drukarki 3D potrzebują plastikowych sznurków do drukowania przedmiotów o różnych wymiarach. Wybór odpowiedniego filamentu określi, jak odporny na ciepło i mechanicznie odpony będzie wydruk, czy będzie stosowany jako składnik napięty, czy też w ogóle będzie złożony do produkci. Przeczytaj jak wybrać odpowiednie stringi 3D.

Zasadę działania klasycznych drukarek 3D (tzw. FDM/FMM drukarki) przedstawiliśmy w jednym z poprzednich artykułów. Ale powtórzmy to krótko:

Podczas drukowania 3D główka drukarska topi materiał zapasowy (filament) i warstwi go na podkładkę i nadrukowany obiekt z precyzyjnymi ruchami (zgodnie z projektem). Stopiony plastik szybko się utrwala, a wydruk można usunąć z podkładki po zakończeniu ostatniej warstwy. Dowiedz się więcej o działaniu drukowania 3D w artykule Jak działa drukarka 3D: Podstawowa technologia drukowania 3D.

Co to są filamenty do drukowania?

Filament to plastikowy sznurek eksploatacyjny do drukarek 3D. Szpulę, na którą nawinięty jest filament, wkłada się do drukarki, która odwija niezbędną ilość materiału podczas drukowania

Włókna możemy rozdzielić według:

• rodzaj materiału (niektóre są odporne mechanicznie, inne są elastyczne itp.),
• średnica sznurka (standard to 1,75 mm dla małych przedmiotów i 2,85 mm dla średnich przedmiotów),
• czystość (niektóre struny mają domieszki, które nadają im specjalne właściwości),
• bezpieczeństwo zdrowotne (niektóre włókna są nawet biodegradowalne),
• odporność na temperaturę,
• łatwość drukowania.

Rozróżnianiamy również producentów - niektórzy cieszą się dobrą opinią w społeczności drukarek 3D, inni znani są z tanich produktów. Najczęstsze materiały i ich właściwości zostały podsumowane w poniższej tabeli.

PLA filament

Filament PLA jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych. Dzięki stosunkowo niskiej temperaturze topnienia (około 180 °C) i dobrej konsystencji wydruku jest idealnym materiałem dla początkujących.

Podstawą filamentów PLA jest kwas polimlekowy, który jest wytwarzany ze skrobi lub trzciny cukrowej. Jest to łańcuch (polimer) kwasu mlekowego, powszechnie obecny w ludzkim ciele - powstaje podczas intensywnych ruchów i jest jedną z przyczyn bólu mięśni. Ciągi PLA są przyjazne dla środowiska. Rozkładają się gwałtownie w przyrodzie i przez niektórych producentów nazywane są bioplastikami.

Produkty z włókien PLA wyglądają stosunkowo dobrze; nie są one jednak elastyczne, mają niską odporność mechaniczną i termiczną (do 60 °C). Wydruki PLA są delikatne i łatwe do złamania, dzięki czemu nadają się do tworzenia przedmiotów dekoracyjnych lub szczegółowych modeli.

Łańcuchy PLA możesz uzyskać od 60zł (filamenty PLA od C-TECH); materiały lepszej jakości (filament Polaroid Universal Premium PLA) są również dostępne w 20 kolorach.

ABS filament

ABS jest alternatywą dla łańcuchów PLA wśród tańszych włókien. Jest w stanie wytrzymać stosunkowo wysokie temperatury, jest twardy i mocny oraz odporny na uszkodzenia mechaniczne i różne chemikalia.

Z drugiej strony jego produkcja nie jest zbyt ekologiczna (wytwarza się z ropy naftowej), a drukowanie jest dość trudne. Jeśli chłodzenie materiału nie jest kontrolowane, produkt ulega deformacji. Dlatego konieczne jest posiadanie podkładki drukującej z możliwością ogrzewania (do temperatury około 80 °C).

Kolejną wadą jest pojawienie się oparów chemicznych podczas drukowania, które mogą powodować kaszel i podrażnienia u bardziej wrażliwych osób.

Ze względu na swoje właściwości, łańcuchy ABS są odpowiednie do produkcji narzędzi (opakowania telefoniczne, uchwyty) lub np. zabawek. Filamenty ABS należą do najtańszych, można je już dostać za 49zł (GEMBIRD druk włókien (filament) ABS, 1,75 mm).

PETG filament

Podstawą filamentów PETG jest dobrze znany plastik PET (stosowany w butelkach i opakowaniach) wzmocniony glikolem. Włókna PETG łączą łatwy druk łańcuchów PLA z wytrzymałością włókien ABS.

PETG ma wiele zalet: można go łatwo poddać recyklingowi, jego produkty są mocne i odporne na wyższe temperatury. Może być doskonale sklejony klejem i nie wytwarza żadnych toksycznych substancji podczas spalania.

Negatywy materiału obejmują tendencję do pochłaniania wilgoci powietrza. PETG jest idealny do produkcji ruchomych, obciążonych mechanicznie części i komponentów. Trudniej jest drukować - koniecznością jest podkładka z ogrzewaniem około 60 °C.

Filamenty PETG są dostępne zarówno o średnicy 1,75 mm do drukowania mniejszych obiektów (filament GEMBIRD PETG 1,75 mm), jak i o średnicy 2,85 mm (filament VERBATIM 3D PET-G 2,85 mm) do większych obiektów.

TPE filament

TPE to elastyczny materiał podobny do kauczuku - dlatego produkty są zazwyczaj „gumowe”. Drukowanie jest bardziej wymagające; temperatura drukowania wynosi około 220 °C, a temperatura podkładki musi być utrzymywana między 20 a 40 °C, co może stanowić problem, szczególnie w upalne letnie dni.

Produkty TPE są elastyczne i odporne. Włókna TPE są wykorzystywane do produkcji części samochodowych (uszczelek), artykułów gospodarstwa domowego, opakowań mobilnych, ale także obuwia. Cena 1 kg pasm TPE jest wyższa - prawie 134zł (filament GEMBIRD, 1,75 mm).