Sprievodca materiálmi pre 3D tlač

22. marca 2021

3D filamenty

Tlačové struny do 3D tlačiarní, či 3D filamenty, sú farebné polyméry rôznych typov a vlastností. Slúžia ako spotrebný materiál pre 3D tlač. Preto je pred samotnou kúpou 3D filamentov dôležité vedieť aký predmet, súčiastku či iný výtlačok chceme vytlačiť, a aké by mal mať vlastnosti a farbu. Nie menej dôležité je poznať parametre svojej 3D tlačiarne a overiť si ešte pred samotnou kúpou 3D filamentov či je potrebná pri 3D tlači aj vyhrievaná podložka, aký priemer a toleranciu priemeru má 3D filament, ktorý chceme zakúpiť. Platí pravidlo, že čím kvalitnejší filament, tým rýchlejšia a bezproblémová je 3D tlač. Tolerancia priemeru sa bežne pohybuje od +/- 0,02 mm do +/- 0,05 mm. Je potrebné si uvedomiť, že 3D filamenty sú spotrebný materiál, a preto dôležitým parametrom pre kúpu je aj cena. Drvivá väčšina výrobcov materiálu pre 3D tlač vyrába napr. PLA na tom istom type PLA polyméru od toho istého svetového výrobcu, ktorý garantuje rovnaké vlastnosti PLA nosného polyméru. (výnimkou sú 3D filamenty z Číny či Indie, ktoré sa dostávajú na náš trh bez certifikátov kvality resp. MSDS certifikátov, či REACH poprípade RoHS). V dôsledku toho je pre bežného spotrebiteľa takmer nemožné zistiť či takéto filamenty spĺňajú všetky kritériá pre 3D tlač a hlavne či ide o tlačové struny, ktoré sú hygienicky nezávadné. A prečo to vlastne spomíname? Všetci vieme, že pri 3D tlači vznikajú výpary a pokiaľ nie je tlačiareň vybavená odsávaním, ako je to u priemyselných 3D tlačiarní, potom všetci tieto výpary dýchame. Dýchame ich my aj naši príbuzní vrátane detí. Toto je dôvod, prečo je dobré vedieť pôvod, technické parametre a zloženie filamentov a byť si istý, že kúpou filamentov nekúpime niekoľkokrát pretavený a zdegradovaný 3D filament, v ktorom je zmes rôznych polymérov, pigmentov a ďalších aditív. Preto kupujte filamenty vyrábané v EU či USA, kde je legislatíva prísna a taktiež normy. Kupovať filamenty cez inzertné portály je risk a hazard so zdravím.

Z akých materiálov sú tlačové struny ?

Materiály pre FDM/FFF:

PLA – (Polylaktid) ekologický polymér – najľahšie vyrobiteľný s vysokou pevnosťou. Je však krehký a má nízku tepelnú odolnosť.

ABS – (Akrylonitrilbutandienstyren)  – má vysokú tepelnú a nárazovú odolnosť. Základná varianta ABS má však vysokú zmrštivosť a preto majú výrobky tendenciu krútenia a vytrhávania z podložky. Vylepšené vlastnosti majú materiály ABS-X a ABS-T so zníženou zmrštivosťou.

PETG – Polyethylentereftalát + Glykol) –  kombinuje vlastnosti PLA a ABS. Je teda ľahko tlačiteľný a má vyššiu nárazovú a tepelnú odolnosť ako PLA.

NYLON – náročný materiál na tlačenie, má vysokú nárazovú odolnosť.

TPU – jedná sa o flexibilný materiál, je náročný na tlačenie.

PC – najpevnejší materiál pre FDM technológiu s vysokou tepelnou odolnosťou.

Porovnanie vlastností týchto materiálov:

Materiály pre SLA/DLP

Pre tieto technológie nebudeme porovnávať konkrétne materiály, pretože väčšina výrobcov má vlastné chemické patenty a dodáva vlastné materiály pre ich výrobné stroje.

Preto je podstatne jednoduchšie rozdeliť materiály pre SLA/DLP do 4 materiálových skupín:

1. Štandardné živice – určené pre prototypovanie, majú hladký povrch. Môžu byť aj transparentné. Ide sa o najdostupnejší typ živíc.

2. Technické živice – majú špecifické chemické a mechanické vlastnosti. Aby materiály dosiahli požadované vlastnosti, je potrebné ich dodatočne vytvrdiť v komore s UV svetlom.

Najrozšírenejšie technické živice majú obvykle tieto vlastnosti:

• vysokú pevnosť,
• vysokú odolnosť voči abrazívnemu opotrebeniu,
• vysokú teplotnú odolnosť,
• obsahujú aditíva sklených alebo keramických častíc (pre zvýšenie pevnosti, tepelnej odolnosti a pod.),
• flexibilné.

3. Živice určené pre dentálny priemysel a medicínu – po sterilizácií sú kompatibilné s ľudským tkanivom.

4. Živice určené pre odlievanie – majú nízky až nulový zostatok popola po vypálení vo forme. Používajú sa ako “master model” vo formách na odlievanie s vysokou kvalitou detailov a povrchu.

Ako vyplýva z tohto príspevku, existuje pomerne veľké množstvo rôznych materiálov pre každú aditívnu technológiu. Aby sme si vedeli správne vybrať požadovaný materiál, je vhodné mať prehľad o dostupných technológiách a daných materiáloch. Pre objektívne porovnanie doporučujeme porovnávať technické listy jednotlivých materiálov.

Počet technológií a materiálov stále výrazne narastá a aj v najbližších rokoch sa môžeme pravdepodobne tešiť na ďalšie novinky.

Zdroj: 3D Hubs
Zdroj titulnej fotografie: windform.com