Objašnjene niti 3D pisača

Kako odabrati pravi filament

Nakon odabira 3D pisača, prva odluka koju ćete morati donijeti je koju vrstu filamenta želite koristiti. Postoji nekoliko desetaka varijanti - čak i ako zanemarimo mnoge boje u kojima dolaze. Prolazeći kroz njih, pojavljuju se brojna kemijska imena: polilaktična kiselina, polivinil alkohol, ugljična vlakna i termoplastični elastomeri koji se uvijaju u jeziku, na primjer. Imaju vrtoglavu raznolikost akronima, među kojima su ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA i PCTPE. Ali neka vas ova abecedna juha ne uplaši. Samo je nekoliko vrsta u uobičajenoj upotrebi, a proizvođači imaju tendenciju izbjegavati pretjerano štreberske nadimke u korist opisnijih naziva koji aludiraju na intrinzične kvalitete filamenta kao što su fleksibilnost (NinjaTekov Ninjaflex i Polymakerov Polyflex, na primjer) i čvrstoća (Makerbot, XYZprinting i Ultimaker sve tržišne niti pod nazivom Tough PLA).

Osnove filamenta

Filamenti koji se koriste u 3D ispisu su termoplasti, a to su plastike (također poznate kao polimeri) koje se tope, a ne izgaraju kada se zagrijavaju, mogu se oblikovati i oblikovati te otvrdnjavaju kada se ohlade. Filament se dovodi u komoru za grijanje u sklopu ekstrudera pisača, gdje se zagrijava do svoje točke taljenja, a zatim ekstrudira (šprica) kroz metalnu mlaznicu dok se sklop ekstrudera pomiče, slijedeći putanju programiranu u datoteci 3D objekta za stvaranje, sloj po sloj, ispisani objekt. Iako većina 3D pisača ima jedan ekstruder, postoje neki modeli s dva ekstrudera koji mogu ispisati objekt u različitim bojama ili s različitim vrstama niti.

Proces ispisa plastičnim filamentom naziva se ili izrada fuzijskog filamenta (FFF) ili modeliranje taloženog taloženja (FDM). Oni su ista stvar; akronim FDM zaštitni je znak pionira 3D ispisa Stratasys Corp., pa su drugi proizvođači stvorili vlastita imena kako bi opisali svoju tehnologiju pisača; FFF je taj koji se uhvatio. Čak i danas, osim u brošurama nekih proizvođača, vidjet ćete da se nazivi koriste naizmjenično.

Filament se prodaje u kolutima težine od 0,5 kilograma do 2 kilograma. Filament dolazi u dvije debljine, 1,75 milimetara i 3 milimetra. (Potonji je zapravo malo tanji, oko 2,85 milimetara.) Velika većina filamenata je tipa od 1,75 milimetara; Ultimaker i LulzBot su među rijetkim proizvođačima čiji pisači koriste deblju veličinu. Težina je gotovo uvijek navedena u metričkim jedinicama.

Pogledajmo sada nekoliko popularnijih i važnijih vrsta filamenata.

Dynamic Duo: ABS i PLA

Daleko, najčešći tipovi filamenata su akrilonitril butadien stiren (ABS) i polilaktična kiselina (PLA). Većina mainstream 3D pisača dizajnirana je za korištenje isključivo ovih filamenata. Dio njihove privlačnosti je to što su relativno jeftini, jer koštaju samo 20 dolara po kilogramu.

Neka vas nezgrapni kemijski naziv ABS ne obeshrabri; to je ista plastika koja se koristi u Lego kockama. Predmeti tiskani od ABS-a čvrsti su, izdržljivi i netoksični. Ima relativno visoko talište, s temperaturama ispisa u rasponu od 210 stupnjeva do 250 stupnjeva Celzijusa. Donji kutovi predmeta otisnutih ABS-om imaju tendenciju da se malo savijaju, posebno ako koristite negrijanu tiskarsku ploču. Tijekom ispisa ABS može ispuštati oštar, neugodan miris, stoga ga je najbolje koristiti s pisačem zatvorenog okvira u dobro prozračenoj prostoriji.

PLA ima relativno nisko talište, s korisnim temperaturama između 180 stupnjeva i 230 stupnjeva Celzijusa. Na biljnoj je bazi i biorazgradiv. Tvrđi je od ABS-a, ispisuje bez savijanja i općenito je jednostavan za rad, iako u rijetkim slučajevima može uzrokovati zaglavljivanje ekstrudera. PLA se često koristi kao osnovni materijal za egzotičnije, kompozitne materijale, o kojima ćemo malo govoriti.

Najlon

Najlon je nevjerojatno svestran sintetički materijal, razvijen 1930-ih, koji je pronašao upotrebu u svemu, od četkica za zube preko padobrana do guma do čarapa i sada filamenta 3D pisača. U srcu je polimer, odnosno plastika (točnije, obitelj plastike). Snažan je i izdržljiv, ali fleksibilan i među najjeftinijim filamentima za 3D ispis. Topi se na višoj temperaturi (oko 240 stupnjeva Celzijusa) od većine filamenata. Nisu svi 3D pisači napravljeni da podnose tu toplinu – neke tvari koje se često koriste u ekstruderu ispuštaju pare na toj temperaturi. Kao i kod ABS-a, predmeti tiskani najlonom imaju tendenciju savijanja, što se može ublažiti korištenjem grijane ploče za tisak.

Fleksibilna nit

TPE (ili termoplastični elastomeri) su visoko elastični termoplasti (iako još daleko od, recimo, gumenih traka); objekti ispisani njima relativno su fleksibilni. Jedna uobičajena vrsta TPE-a je termoplastični poliuretan (TPU), čiji je NinjaFlex popularan primjer.

Topljivi filamenti: HIPS i PVA

Jedna od najzanimljivijih kratica, HIPS, označava polistiren visoke otpornosti. HIPS je umjerene cijene, lagan je i može se brusiti, lijepiti i bojati akrilnim bojama. Sličan je ABS-u, osim što je HIPS topiv u limonenu, otapalu na bazi citrusa, što ga čini dobrim izborom – pri ispisu s drugim materijalom (kao što je ABS ili PLA) s pisačem s dvostrukim ekstruderom – kao pomoćni materijal koji mogao bi se otopiti nakon tiskanja. Također dobro ispisuje sam, a to je filament koji preporučuje LulzBot za svoj LulzBot Mini 3D pisač (na Amazonu) (Otvara se u novom prozoru), koji je zaslužio naš izbor urednika. MakerBot Dissolvable Filament također je napravljen od HIPS-a.

Drugi topljivi filament je PVA (polivinil alkohol), koji se lako otapa u vodi. PVA je bez mirisa, netoksičan i biorazgradiv. Ima nisko talište i može zaglaviti mlaznicu ekstrudera kada se pregrije. Često se koristi kao pomoćni materijal u pisačima s dvostrukim ekstruderom; Testirao sam Ultimaker 3 (na Amazonu) (Otvara se u novom prozoru) ispisom testnog objekta — kutije unutar kutije — koristeći PLA za same kutije i PVA za podršku. Nakon što je objekt ispisan, uronio sam ga u toplu vodu i PLA se postupno otopio, ostavljajući par ugniježđenih kutija.

Kompozitni filamenti

Kompozitni filamenti imaju bazu od PLA ili drugog termoplasta pomiješanog s česticama, prahom ili ljuskicama drugih materijala. Neki su mješavina drva, drugi uključuju pješčenjak ili vapnenac, a treći imaju različite vrste metala, uključujući željezo, aluminij, mjed, broncu i bakar. Ovi filamenti preuzimaju neka svojstva materijala s kojima su pomiješani. Drugi popularni kompozit su karbonska vlakna; predmeti ispisani s njega uzimaju dio snage vlakna. Nedostatak ovih kompozitnih filamenata je što koštaju znatno više od nekompozitnih.

Izvan plastične niti: Ispis na bazi smole

Uz današnju proliferaciju FFF pisača, lako je previdjeti činjenicu da na tržištu postoje modeli temeljeni na drugim tehnologijama koje ne koriste filament. Glavna među njima je stereolitografija (aka SLA), prva razvijena tehnologija 3D ispisa sposobna za vrlo detaljne ispise visoke razlučivosti. Cijene SLA pisača za komercijalnu upotrebu mogu biti pet (pa čak i šest) znamenkaste, ali vidjeli smo neke jeftinije modele pogodne za hobiste i obrtnike.

U SLA ispisu, ultraljubičasti laser ocrtava oblik predmeta koji se ispisuje, sloj po sloj, na UV-osjetljivoj smoli (poznatoj kao fotopolimer ili fotopolimerna smola) postavljenoj u ladicu ili posudu, a smola izložena laseru očvrsne. . za oblikovanje tiskanog predmeta. Smole dolaze u bocama od 500 mililitara i 1 litre, a cijene kod proizvođača pisača kreću se od oko 100 dolara po litri. Neki proizvođači su formulirali smole za čvrstoću, fleksibilnost, krutost i druge kvalitete, a takve smole obično se prodaju po cijeni. Smole su imale ograničenu paletu boja i obično su bile ograničene na crnu, sivu, bijelu i prozirnu, iako su neke svjetlije i metalik smole postale dostupne u novije vrijeme.

DLP je oblik stereolitografije koji koristi projektor umjesto lasera kao izvor svjetlosti, koristeći vidljivu svjetlost umjesto ultraljubičastog. Projektor, koji koristi tehnologiju DLP (Digital Light Processing) tvrtke Texas Instruments, projicira niz slika u kupku fotopolimerne smole slične smolama koje se koriste u SLA ispisu za izradu objekta, sloj po sloj.

Sada kada znate sve što trebate znati o najpopularnijim filamentima, poželjet ćete pročitati naš vodič za kupnju 3D pisača, koji uključuje recenzije najboljih modela koje smo nedavno testirali. Također možete provjeriti što je jedan početnik rekao o vremenu koje je proveo u učenju 3D ispisa.