Spotřebitelské 3D tiskárny se již neomezují pouze na vlákna ABS a PLA. Popularita technologie aditivní výroby vedla k přílivu mnoha technických plastů. Přestože ABS a PLA zůstávají populární, mnoho nadšenců 3D tisku přešlo na novější materiály.
Zde je tedy vše, co potřebujete vědět o různých 3D tiskových vláknech a jak si vybrat jedno pro vaše specifické potřeby.
Jak vybrat vlákno pro 3D tisk
3D tisk je na rozdíl od většiny běžných koníčků. Zahrnuje sofistikované roboty vytvářející komplikované objekty pomocí exotických materiálů. Stejně jako všechny pokročilé inženýrské snahy spoléhá 3D tisk na schopnost uživatelů číst a dodržovat technické listy. Vědět, jak těmto dokumentům porozumět, je klíčem k tomu, abyste věděli, které vlákno pro 3D tisk použít pro konkrétní aplikace.
Není třeba se s tím obtěžovat, pokud jsou vaše potřeby 3D tisku omezeny na kosmetické tisky, protože PLA je vše, co kdy budete potřebovat. Tisk funkčních dílů však vyžaduje pochopení různých parametrů filamentu, jako je pevnost v tahu, houževnatost/flexibilita, tepelná odolnost, trvanlivost, tečení a deformace.
Jaká jsou tedy nejlepší vlákna pro 3D tisk a kdy byste měli použít jedno přes druhé?
1. PLA (kyselina polymléčná)
Kyselina polylaktická je pro 3D tisk tím, čím jsou tréninková kola pro jízdní kola. Je neuvěřitelně snadné tisknout i na nejlevnějších 3D tiskárnách. Vzhledem k tomu, že teploty tisku začínají již na 180 °C, nepotřebujete k bezpečnému tisku tohoto filamentu celokovový horký konec. PLA dokonce nevyžaduje vyhřívané lůžko, pokud je okolní teplota v místnosti udržována nad 20 °C.
Materiál se prakticky nekroutí a může velmi dobře přemosťovat, pokud dáte součásti dostatečné chlazení. Nejste si jisti, co všechny tyto pojmy znamenají? Podívejte se na naše Průvodce upgradem Ender-3 se dozvíte více o celokovových horkých koncích a bezpečnosti 3D tiskáren.
Sečteno a podtrženo: je neuvěřitelně obtížné zničit tisk PLA. To umožňuje začátečníkům postupně se naučit mnoho komplikovaných aspektů 3D tisku, aniž by narazili na cihlovou zeď opakovaných neúspěchů tisku. Pokud jste začátečník, lpění na PLA usnadňuje pochopení základů adheze k lůžku, kalibrace první vrstvy, převisů a přemostění. PLA je optimální způsob, jak otestovat limity 3D tisku, aniž byste museli hádat kalibraci tiskárny a nastavení sliceru.
Vlastnosti vlákna PLA
- Možnost tisku: Vynikající
- Výběr barvy: Vynikající
- Odolnost vůči teplu: Chudý
- Pevnost v tahu: Vynikající
- Houževnatost: Chudý
- UV odolnost: Vynikající
- Odolnost proti vlhkosti: Vynikající
- Odolnost proti tečení: Chudý
Kdy byste měli použít PLA 3D tiskové vlákno?
PLA je skvělý pro kosmetické 3D tisky, ale ne tolik pro cokoli jiného. Navzdory své vysoké pevnosti v tahu postrádá houževnatost, protože materiál je příliš tvrdý na ohýbání. Díky tomu je křehký a náchylný k praskání v aplikacích vyžadujících odolnost proti nárazu a ohybu. Jeho potiskovatelnost při nízkých teplotách se také projevuje špatnou tepelnou odolností. PLA tisk zbortí, když je vystaven přímému slunečnímu záření nebo podmínkám v autě díky nízké teplotě skelného přechodu materiálu 57 °C.
Tendence PLA k tečení nebo trvalé deformaci při zatížení při pokojové teplotě jej činí neživotaschopným pro jakýkoli funkční tisk, který buď používá spojovací prvky, nebo slouží k jakémukoli nosnému účelu. V důsledku toho většina nadšenců 3D tisku přechází na jiné materiály, jakmile si osvojí nastavení řezače a vyladění 3D tiskárny pomocí PLA.
2. PETG (polyethylentereftalátglykol)
PETG by měl být v ideálním případě vaší druhou výzvou v oblasti vláken, jakmile zvládnete PLA. Je docela podobný plastu, který se nachází v lahvích na vodu a nádobách na jídlo, kromě přidání glykolu pro zlepšení potiskovatelnosti. PETG je ve většině důležitých parametrů lepší než PLA. Je o něco tužší, výrazně odolnější vůči teplu, vykazuje vynikající odolnost proti tečení, a proto je vhodný pro funkční 3D tisk.
O něco obtížnější je však také tisk. To není úplně špatná věc. I když je pro dobře vyladěnou tiskárnu prakticky nemožné zkazit výtisky PLA, správné provedení PETG vyžaduje lepší porozumění softwaru pro řezání a kalibraci první vrstvy. Díky tomu je vlákno bezpečným způsobem, jak se naučit tyto koncepty, které jsou životně důležité pro zvládnutí dalších technicky náročných vláken pro 3D tisk.
PETG je také poměrně hygroskopický, takže pokud žijete ve vlhkém prostředí, je nutné jej před tiskem vysušit. Samotné výtisky nejsou náchylné k absorpci vlhkosti, ale vlhké vlákno způsobí vytlačování a problémy s kvalitou tisku. Materiál se může s většinou spojit trvale 3D tiskové povrchy pokud je první vrstva vytištěna příliš blízko stavebního povrchu.
Lepkavá, viskózní povaha roztaveného vlákna z něj také dělá špatnou volbu pro přemostění a strmé převisy. To se však také promítá do nejlepší přilnavosti vrstvy navzdory nízké teplotě tisku.
Vlastnosti PETG vlákna
- Možnost tisku: Dobrý
- Výběr barvy: Dobrý
- Odolnost vůči teplu: Průměrný
- Pevnost v tahu: Dobrý
- Houževnatost: Dobrý
- UV odolnost: Vynikající
- Odolnost proti vlhkosti: Chudý
- Odolnost proti tečení: Dobrý
Kdy byste měli použít PETG 3D tiskové vlákno?
PETG je dokonalým kompromisem mezi PLA a mnohem lepšími ABS vlákny. I když postrádá vyšší teplotní odolnost jako ABS, stále je dost dobrý na tisky pro venkovní použití nebo interiéry automobilů. Je také podstatně tvrdší než PLA a je ideální pro aplikace, kde je požadována odolnost proti nárazu. Odolnost PETG vůči tečení je také ideální pro funkční tisky a komponenty 3D tiskáren.
3. TPE/TPU/TPC (termoplastický elastomer/polyuretan/kopolyester)
TPE obsahuje řadu plastů s vlastnostmi podobnými pryži. Taková vlákna se používají v aplikacích, kde je požadována flexibilita. Běžná flexibilní vlákna prodávaná jako TPE jsou k dispozici v různé tvrdosti Shore, což je míra flexibility. Ve skutečnosti TPE zahrnuje širokou kategorii filamentů, včetně TPU na bázi uretanu, který je o něco tužší, aby se zlepšila potiskovatelnost. TPC je varianta na bázi kopolyesteru se zlepšenou odolností vůči teplu, UV záření a chemickým látkám.
Tisk s TPE a jeho variantami je náročný kvůli přirozené flexibilitě filamentu. Tato vlákna se obzvláště obtížně tisknou pomocí bowdenových extruderů, protože nedostatek tuhosti ztěžuje protlačování vlákna tryskou. Proto, extrudéry s přímým pohonem, s krátkou dráhou vlákna mezi ozubenými koly extrudéru a tryskou, se doporučují pro spolehlivý tisk.
Tendence vlákna ke stlačování a prodlužování také činí zatahování nespolehlivé. To vede k nadměrnému roztahování výtisků, což vyžaduje odborné znalosti ke zmírnění. Také se doporučuje tisknout tato flexibilní vlákna na nevyhřívané lože, nejlépe pomocí separačního prostředku, jako je lepidlo nebo lak na vlasy. Pokud tak neučiníte, často se výtisky trvale přilepí na stavební povrch.
Vlastnosti TPE vlákna
- Možnost tisku: Průměrný
- Výběr barvy: Průměrný
- Odolnost vůči teplu: Průměrný
- Pevnost v tahu: Průměrný
- Houževnatost: Vynikající
- UV odolnost: Dobrý
- Odolnost proti vlhkosti: Chudý
- Odolnost proti tečení: Dobrý
Kdy byste měli použít vlákno pro 3D tisk TPE/TPU/TPC?
Tato flexibilní vlákna jsou vynikající v aplikacích, kde je více žádoucí odolnost proti nárazu, ohybatelnost, opotřebení a přilnavost než tuhost. TPE a TPU se pravidelně používají k 3D tisku těsnění, krytů telefonů a náramků pro nositelná zařízení. TPC je dražší alternativa, která nabízí dodatečnou teplotní a chemickou odolnost vhodnou pro drsná prostředí.
4. ABS (akrylonitrilbutadienstyren)
ABS, ve svém vstřikovaném avataru, se nachází ve většině spotřebních produktů ve formě automobilových přístrojových desek a rozvaděčů, hraček, potrubních armatur a jako šasi většiny spotřebního zboží dlouhodobé spotřeby. Není překvapením, že jeho známost, cena a dostupnost z něj učinily materiál volby pro průmysl komerčního 3D tisku. Je to skvělý materiál s bezkonkurenčním poměrem ceny a výkonu a dobrou tepelnou odolností.
Díky své tepelné odolnosti je nekompatibilní s levnými horkými konci potaženými PTFE. Většina ABS vláken vyžaduje teploty trysky kolem 250 °C. Díky tomu jsou celokovové horké konce povinné pro bezpečný tisk. Vlákno také odplyňuje škodlivé VOC (těkavé organické sloučeniny), jako je styren, o kterých je známo, že negativně ovlivňují zdraví. Zjistěte, jak je ABS ve srovnání s PLA v našem ABS vs. Srovnání PLA.
Tendence ABS filamentu k deformaci ztěžuje tisk, pokud nevlastníte tiskárnu s vyhřívaným krytem, např. Série 3D tiskáren Voron pro kutily. Delaminace, přilnavost k lůžku a deformace jsou trvalé problémy u velkých ABS tisků na neuzavřených tiskárnách. Nicméně, většina moderních směsí ABS filamentů tiskne dobře, pokud udržíte vnitřní objem uzavřený a používáte vyhřívané lůžko jako pasivní zdroj tepla. Kompozitní vlákna ABS z uhlíkových a skleněných vláken tyto problémy do značné míry zmírňují.
Vlastnosti ABS vlákna
- Možnost tisku: Průměrný
- Výběr barvy: Průměrný
- Odolnost vůči teplu: Dobrý
- Pevnost v tahu: Dobrý
- Houževnatost: Dobrý
- UV odolnost: Průměrný
- Odolnost proti vlhkosti: Dobrý
- Odolnost proti tečení: Vynikající
Kdy byste měli použít ABS 3D tiskové vlákno?
ABS vykazuje dobrou pevnost v tahu a houževnatost, díky čemuž je ideální pro funkční tisky a dokonce i některé technické aplikace. Materiál lze použít ve vysokoteplotních aplikacích, jako jsou součásti hot-end 3D tiskáren a funkční tisky pro interiéry automobilů. S ABS lze levně splnit jakýkoli technický scénář, který vyžaduje odolnost vůči teplu, nárazu a opotřebení.
5. ASA (akrylonitril styren akrylát)
ASA je modifikovaná forma ABS, která se snadněji tiskne a vykazuje zlepšenou odolnost vůči UV záření. Velké výtisky ASA jsou snadnější díky své tendenci se méně deformovat než ABS. Většina vláken ASA má také tendenci uvolňovat při tisku méně VOC.
A to vše při zachování pevnosti, houževnatosti a teplotní odolnosti srovnatelné s ABS. Nevidíme důvod, proč si vybrat ABS, pokud si můžete dovolit mírnou prémii, kterou velí vlákna ASA.
Vlastnosti vlákna ASA
- Možnost tisku: Dobrý
- Výběr barvy: Průměrný
- Odolnost vůči teplu: Dobrý
- Pevnost v tahu: Dobrý
- Houževnatost: Dobrý
- UV odolnost: Vynikající
- Odolnost proti vlhkosti: Dobrý
- Odolnost proti tečení: Vynikající
Kdy byste měli použít vlákno pro 3D tisk ASA?
ASA lze použít pro stejné aplikace jako ABS, s přidanou všestranností zachování trvanlivosti a integrity barvy navzdory silnému vystavení slunečnímu záření.
6. PA (polyamid nebo nylon)
Polyamid, lépe známý jako jeho značka Nylon, se nachází v předmětech dlouhodobé spotřeby ve formě ozubených kol, závěsů a posuvných komponenty – v podstatě v jakékoli aplikaci, která vyžaduje extrémní odolnost proti opotřebení, nízké tření, vynikající houževnatost a určitý stupeň teplotní tolerance. PA je nepostradatelný v procesech práškového sintrovaného 3D tisku používaných v komerčních 3D tiskárnách SLS.
Nylon také existuje v prostoru 3D tisku FDM v různých směsích, které nabízejí různé kompromisy mezi tepelnou odolností, houževnatostí, trvanlivostí a odolností proti tečení. To je důležité, protože materiál ve svém přirozeném stavu vykazuje tendenci k tepelnému tečení. Proto většina technických aplikací vyžaduje PA smíchaný s uhlíkovými nebo skleněnými vlákny, aby se zlepšila pevnost v tahu, odolnost proti tečení a teplotní tolerance.
Vysoká teplota skelného přechodu materiálu a vrozená tendence k deformaci ztěžují tisk na levných, neuzavřených tiskárnách. Kromě toho chronická tendence PA absorbovat vlhkost vyžaduje sušičky vláken, které dokážou spolehlivě udržet teplotu komory 80 °C. Ve skutečnosti úspěšný tisk také vyžaduje, aby byl filament při tisku veden suchou skříní. Je to skvělé technické vlákno, které vyžaduje schopnou tiskárnu a zkušenou obsluhu.
Vlastnosti PA vlákna
- Možnost tisku: Chudý
- Výběr barvy: Chudý
- Odolnost vůči teplu: Dobrý
- Pevnost v tahu: Dobrý
- Houževnatost: Vynikající
- UV odolnost: Průměrný
- Odolnost proti vlhkosti: Chudý
- Odolnost proti tečení: Průměrný
Kdy byste měli použít PA 3D tiskové vlákno?
Funkční PA tisky fungují dobře jako mechanické části, jako jsou ozubená kola, panty a páky. Materiál je také dostatečně houževnatý, aby mohl být použit k výrobě zakázkových nástrojů a prototypů vyžadujících silné zabírající díly vystavené tření a nárazu. Různé směsi skleněných vláken a uhlíkových vláken lze také použít k úpravě tuhosti a pružnosti materiálu tak, aby vyhovoval různým technickým požadavkům.
6. PC (polykarbonát)
PC je jedním z nejsilnějších 3D tiskových filamentů dostupných pro spotřebitelské 3D tiskárny. Jak silný, ptáte se? Materiál se používá k výrobě všeho možného od neprůstřelného skla až po vrchlíky stíhaček. PC vydrží teploty až 110 °C, přičemž některé směsi dokonce předčí tuto působivou hodnotu.
PC se vyznačuje jedinečnou vlastností, že vykazuje vysokou pevnost v tahu a zároveň je extrémně odolný proti nárazu. Díky tomu vyniká v aplikacích, kde ani Nylon zaostává. Tyto fyzikální vlastnosti však znesnadňují tisk z PC. Není neobvyklé, že některé PC směsi vyžadují teplotu trysky 300 °C, přičemž teplota vyhřívaného lože je udržována nad 100 °C.
Materiál je také náchylný k nadměrnému zvlnění a dobře přilne pouze k polykarbonátovým stavebním povrchům nebo polyimidové pásce. Nicméně, stejně jako nylon, PC je k dispozici v různých směsích, takže je lépe potisknutelné.
Vlastnosti PC vlákna
- Možnost tisku: Chudý
- Výběr barvy: Chudý
- Odolnost vůči teplu: Vynikající
- Pevnost v tahu: Vynikající
- Houževnatost: Vynikající
- UV odolnost: Vynikající
- Odolnost proti vlhkosti: Chudý
- Odolnost proti tečení: Vynikající
Kdy byste měli použít vlákno pro 3D tisk z PC?
PC se používá v různých průmyslových, automobilových a elektrických aplikacích – zejména v těch, které vyžadují vysokou pevnost a teplotní odolnost. Přirozená optická čirost materiálu jej také činí ideálním pro transparentní tisky, pokud je tloušťka stěny minimální.
Vyberte si své vlákno pro 3D tisk moudře
Nyní, když máte šikovný prostředek k porovnání různých fyzikálních vlastností a výkonnostních parametrů spotřebitelské třídy filamenty, výběr toho správného je otázkou vyhodnocení, které parametry jsou pro vás nejvhodnější aplikací.
Pokud s 3D tiskem začínáte, doporučujeme začít s PLA a postoupit do PETG, než se pustíte do náročnějších materiálů, jako je ABS a Nylon.
