Какая нить используется в 3D-печати?

Быстрый ответ: наиболее распространённые нити для 3D-печати

Что такое нить для 3D-печати?

Прежде чем мы погрузимся в подробности каждого материалаДавайте проясним один фундаментальный момент. Когда мы говорим о самом распространённом типе 3D-печати — том, который вы видите в школах, мастерских и дома во всем мире — мы говорим о Плавленое моделирование осаждения (FDM), иногда также называемый методом наплавления нитей (FFF).

Этот процесс работает точно так же, как высокотехнологичный роботизированный клеевой пистолет. Для этого требуется длинная и тонкая полоска пластика, называемая нить, втягивает его в нагретое сопло, расплавляет до точной температуры и выдавливает слой за слоем, создавая объект с нуля.

Филамент — это «чернила» для этого процесса. Это не просто пластиковая нить; это высокотехнологичный термопластик, изготовленный с невероятно строгим допуском на диаметр, со специальными добавками для цвета и эксплуатационных характеристик, идеально намотанный на катушку.

Как на самом деле изготавливаются эти «пластиковые спагетти»?

Понимание процесса производства филамента поможет вам понять, почему качество так важно. Этот процесс называется экструзией.

1. Начните с пеллет: Всё начинается с бункера, заполненного сырыми пластиковыми гранулами — крошечными шариками определённого полимера, например, PLA или PETG. Здесь же добавляются красители и другие добавки, повышающие производительность.
2. Расплавить и выдавить: Гранулы подаются в длинный нагреваемый цилиндр со шнеком внутри. Шнек продвигает расплавленный пластик вперёд, тщательно перемешивая его и создавая давление. На конце цилиндра расположена фильера — сопло с точным круглым отверстием (например, 1.75 мм). Расплавленный пластик продавливается через фильеру, образуя непрерывную нить.
3. Охлаждение и измерение: Это критически важный этап. Выходящая нить проходит через охлаждающий контур (часто водяную баню), а затем лазерный микрометр. Этот лазер непрерывно измеряет диаметр нити. Если диаметр нити хоть немного отклоняется от заданного значения, он посылает сигнал экструдеру для корректировки скорости, обеспечивая постоянный диаметр. Именно поэтому дешёвая нить часто оказывается невыгодным приобретением: нестабильный диаметр может привести к застреваниям и засорам принтера.
4. Намотка: Наконец, машина вытягивает охлажденную, отмеренную нить с постоянной скоростью и аккуратно наматывает ее на катушку, гарантируя отсутствие спутываний и зацепок.

Покупая высококачественную катушку нити, вы платите за чистоту сырья и точность всего процесса.

Почему 1.75 мм — стандартный диаметр?

Вы заметите, что подавляющее большинство Принтеры на рынке используют нить диаметром 1.75 мм.. Существует также менее распространённый стандарт 2.85 мм (часто называемый «3 мм»). В чём разница и почему победил стандарт 1.75 мм?

Все сводится к нескольким ключевым инженерным принципам:

• Точность: Плавление стержня меньшего диаметра позволяет точнее контролировать объём экструдируемого пластика. Это обеспечивает более точные запуски и остановки (отводы), что приводит к более чистым отпечаткам с меньшим подтеканием.
• Гибкость: Нить диаметром 1.75 мм более гибкая, что облегчает её прокладку через сложные системы трубок (так называемые «боуденовские» трубки), используемые во многих современных принтерах. Более жёсткая нить диаметром 2.85 мм требует более широких и плавных изгибов, чтобы избежать разрывов.
• Скорость плавления: Для расплавления стержня диаметром 1.75 мм требуется меньше энергии и времени, чем для стержня диаметром 2.85 мм, что обеспечивает более быструю реакцию хотэнда.
• Механическая сила: Шестерня экструдера, которая проталкивает нить диаметром 1.75 мм, требует меньше усилий, что позволяет использовать более компактный и легкий двигатель. сборки, особенно в системах с «прямым приводом», где двигатель вращается на печатающей головке.

Хотя в некоторых превосходных принтерах (в частности, в принтерах Ultimaker и LulzBot) по-прежнему используется нить диаметром 2.85 мм, рынок в подавляющем большинстве сфокусировался на стандарте диаметром 1.75 мм из-за его гибкости и точности.

Какой материал считается «королем» среди всех нитей для начинающих? (PLA)

Если вы только начинаете свой путь в мире 3D-печати, вам стоит начать с Полимолочная кислота (PLA). Точка. Он — бесспорный лидер любительской 3D-печати, и не без причины: он невероятно послушен и прост в работе.

Что делает PLA таким простым в использовании?

ПЛА получают из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал или сахарный тростник. Это биопластик, обладающий уникальными свойствами, которые делают его идеальным для новичков.

• Низкий Температура печати: PLA Печать осуществляется при относительно низких температурах (около 190–220 °C). Это означает, что практически любой 3D-принтер на рынке справится с этой задачей, и при этом нагрузка на компоненты принтера будет меньше.
• Минимальная деформация: Деформация — это настоящая беда 3D-печати, когда углы отпечатка отрываются от платформы печати по мере охлаждения. У PLA очень низкая термоусадка, поэтому он практически не деформируется. Зачастую им можно печатать вообще без подогреваемой платформы, что было огромным преимуществом на заре бюджетных принтеров.
• Приятный запах: Поскольку он имеет растительную основу, при печати он издаёт слабый, сладковатый, почти вафлевый запах. Это резкий и приятный контраст с резкими химическими запахами других пластиков.
• Потрясающие детали: PLA-пластик очень быстро охлаждается, что позволяет ему сохранять мельчайшие детали. Он затвердевает практически мгновенно после выхода из сопла, что обеспечивает острые углы и чёткие детали, что делает его популярным материалом для печати, например, настольных миниатюр.

Где сияет PLA?

Подумайте о том, что «визуальный вид важнее функциональности». PLA — это идеальный материал для:

• Декоративные объекты: Вазы, скульптуры и произведения искусства.
• Настольные миниатюры: Уровень детализации, который может передать PLA, исключительный.
• Быстрые прототипы: Нужна быстрая физическая модель для проверки размера, формы и тактильных ощущений детали? PLA — самый быстрый и дешёвый способ сделать это.
• Нефункциональные части: Кондукторы, шаблоны и органайзеры, которые не будут подвергаться воздействию тепла или высоких нагрузок.

Каковы самые большие слабости НОАК?

Свойства, которые делают PLA легким для печати, одновременно являются источником его самых больших недостатков.

• Низкая термостойкость: Это его ахиллесова пята. У PLA очень низкая температура стеклования (около 60°C или 140°F). Это означает, что в жаркий летний день деталь из PLA, оставленная на приборной панели автомобиля, превратится в жалкое, бесформенное месиво. Этот материал категорически не подходит для деталей, которые будут использоваться в двигателях или рядом с ними, в горячих электронных системах или даже на открытом воздухе под прямыми солнечными лучами в жарком климате.
• Хрупкость: Несмотря на то, что PLA очень твёрдый и жёсткий материал, он также довольно хрупкий. Он не гнётся, а крошится. Если вам нужна деталь, способная поглощать удары или изгибаться без поломки, например, защитный корпус или корпус с защёлкивающимся креплением, PLA — плохой выбор.

Что такое «более прочный и устойчивый» вариант модернизации? (PETG)

Как только вы освоите PLA и захотите печатать детали, которые do что-то, вы неизбежно перейдете к Полиэтилентерефталатгликоль (PETG).

Вспомните пластик, используемый для бутылок из-под воды и газировки — это ПЭТ. ПЭТГ — это модифицированная версия (с буквой «G» — гликоль), которая делает его более прозрачным, менее хрупким и удобным для 3D-печати. ​​Это идеальный компромиссный материал.

Что делает PETG материалом «лучшего из двух миров»?

PETG сочетает в себе лучшие качества PLA с прочностью промышленных пластиков, таких как ABS.

• Хорошая прочность и долговечность: В отличие от PLA, PETG обладает отличной адгезией слоев и гораздо менее хрупкий. Он обладает некоторой гибкостью, поэтому может поглощать удары и изгибаться, не разрушаясь. Это делает его идеальным материалом для механических деталей.
• Лучшая термостойкость: Температура стеклования PETG составляет около 80°C (175°F), что значительно выше, чем у PLA. Он выдерживает воздействие высоких температур в автомобиле и подходит для деталей, которые могут находиться вблизи горячих (но не раскаленных) электронных компонентов.
• Химическая устойчивость: Он хорошо выдерживает воздействие многих распространенных химикатов, кислот и оснований.
• Относительно легко печатать: Хотя для него требуется подогреваемый стол и несколько более высокая температура, чем для PLA (около 230–250 °C), он обладает очень низкой усадкой, подобно PLA. Это означает, что он не деформируется, что делает печать им гораздо проще, чем ABS.

В каких случаях PETG является лучшим выбором?

Если PLA означает «внешний вид», то PETG — «внешний вид и функциональность».

• Функциональные части: Это царство PETG. Кронштейны, крепления, детали для модернизации принтеров и механические компоненты — всё это идеально подходит для него.
• Защитные компоненты: Благодаря своей ударопрочности он отлично подходит для изготовления таких изделий, как рамы дронов или защитные чехлы для электроники.
• Застегивающиеся конструкции: Благодаря своей гибкости PETG хорошо подходит для деталей, которые должны защелкиваться.

Каковы недостатки PETG?

PETG не лишен своих особенностей.

• Натяжка: Он имеет тенденцию становиться «липким» и вытекать из сопла, оставляя на отпечатках тонкие, похожие на паутину нити. Этого можно избежать, тщательно настроив принтер (в частности, ретракцию), но он редко печатает так же чисто, как PLA.
• Гигроскопичен: ПЭТГ впитывает влагу из воздуха. Если нить намокнет, вода в горячем сопле превратится в пар, что приведёт к потрескиванию и появлению хруста и слабых пузырьков на отпечатках. Для достижения наилучших результатов ПЭТГ необходимо хранить в сухом контейнере или просушить перед использованием.
• Легко царапается: Это более мягкий материал, чем PLA, и его легче поцарапать.

Но что, если вам нужна деталь, способная выдерживать ещё более высокие температуры или серьёзные механические воздействия? Что, если ваша деталь будет находиться на открытом воздухе, подвергаясь воздействию стихии 24/7? Для этого нам нужно выйти за рамки простых пластиков и обратиться к миру по-настоящему инженерных филаментов. В следующей части мы рассмотрим промышленный ABS-пластик, его современного преемника ASA и другие специализированные филаменты, а также, наконец, ответим на важный вопрос: можно ли вообще безопасно есть или пить из детали, напечатанной на 3D-принтере?

Что такое оригинальная «промышленная рабочая лошадка» 3D-печати? (АБС)

До того, как PLA стал королем любительской печати, существовало Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС / ABS):. Это тот же прочный, ударопрочный пластик, из которого сделаны кубики LEGO, автомобильные приборные панели и накладки на компьютерные клавиатуры. Долгое время, если нужно было напечатать на 3D-принтере «настоящую» деталь, способную выполнять «настоящую» функцию, АБС был единственным вариантом.

ABS — настоящий инженерный термопластик, но за его прочность приходится платить. Он, как известно, очень сложен в печати, и именно из-за него чаще всего новички сдавались в отчаянии.

Что делает ABS таким прочным и таким сложным?

АБС — это аморфный терполимер, то есть он состоит из трех различных мономеров:

• Акрилонитрил: Обеспечивает химическую стойкость и термическую стабильность.
• Бутадиен: Каучуковый полимер, обеспечивающий прочность и ударопрочность. Буква «B» в названии АБС означает «жёсткий».
• Стирол: Обеспечивает глянцевую поверхность и жесткость.

Этот коктейль из химикатов придает ABS желаемые механические свойства, но он также создает целый спектр проблем при печати.

• Высокая температура печати: ABS требует высокой температуры сопла (240–260 °C) и, что особенно важно, высокой температуры стола (100–110 °C). Многие принтеры начального уровня не могут безопасно достигать этих температур.
• Экстремальная деформация: Это главный недостаток ABS-пластика. У ABS очень высокий коэффициент теплового расширения, поэтому при охлаждении он значительно усаживается. Охлаждаясь и сжимаясь, верхние слои модели тянут за собой нижние, из-за чего углы загибаются и резко приподнимаются над рабочей платформой.
• Токсичные пары: Компонент «стирол» при плавлении выделяет вредные и потенциально опасные пары (летучие органические соединения, или ЛОС). Печать АБС-пластиком, безусловно, требует отличной вентиляции и не подходит для небольших, замкнутых пространств.
• Требуется корпус: Единственный надёжный способ борьбы с короблением — печать ABS-пластиком в нагреваемой камере или корпусе. Это поддерживает высокую и стабильную температуру вокруг детали, предотвращая резкие перепады температуры, вызывающие усадку и коробление.

Так почему же кто-то все еще использует ABS?

Почему же, несмотря на все эти недостатки, ABS до сих пор не исчезла? Потому что для определённых задач это по-прежнему лучший инструмент.

• Превосходная термостойкость: ABS с температурой стеклования около 105 °C (221 °F) — это значительный шаг вперёд по сравнению с PETG. ABS — идеальный выбор для деталей, которые будут эксплуатироваться в условиях высоких температур, например, для изготовления кожухов вентиляторов для 3D-принтера или деталей салона автомобиля.
• Сглаживание парами ацетона: Это ключевая особенность ABS. Вы можете подвергнуть ABS-распечатку воздействию паров ацетона, которые расплавят внешнюю поверхность детали. Этот процесс полностью стирает границы слоёв, придавая поверхности гладкий, глянцевый вид, словно отлитой под давлением. Кроме того, он значительно укрепляет деталь благодаря химической сварке слоёв.
• Обрабатываемость: ABS гораздо лучше поддаётся постобработке, чем PLA или PETG. Его легко шлифовать, сверлить, нарезать резьбу и даже обрабатывать на станке, не расплавляясь и не растрескиваясь. Именно здесь миры аддитивное и субтрактивное производство Если вам нужна почти точная форма, вы можете обработать её с помощью сверлильного станка или фрезерный станокАБС часто является лучшей отправной точкой, чем другие пластики.

Если ваш проект требует создания нестандартной формы приспособления или оснастки со сложными внутренними каналами, которые невозможно изготовить из цельного блока, вы можете напечатать его на 3D-принтере из АБС-пластика, а затем отправить в нашу компанию, чтобы мы обработали критически важные сопрягаемые поверхности или резьбовые отверстия с точным соблюдением допусков. Этот гибридный подход сочетает в себе геометрическую свободу 3D-печати и точность обработки на станках с ЧПУ.

Существует ли «современная, лучшая» версия ABS? (ASA)

Годами выбор стоял между лёгким, но хрупким PLA и прочным, но сложным ABS. Сообщество отчаянно нуждалось в материале, обладающем прочностью ABS, но при этом пригодном для печати, как PLA. Хотя PETG частично заполнил этот пробел, настоящим преемником ABS стал Акрилонитрилстиролакрилат (ASA).

ASA — это высокотехнологичный аналог ABS. Он был специально разработан для применения на открытом воздухе в автомобильной и строительной промышленности. Он сохранил все достоинства ABS и лишён его главного недостатка.

Чем ASA превосходит ABS?

Ключевым преимуществом ASA является ее исключительная устойчивость к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям.

У АБС есть серьёзный недостаток: бутадиеновый компонент быстро разрушается под воздействием ультрафиолетового излучения солнечного света. Деталь из АБС, оставленная на открытом воздухе, за несколько месяцев пожелтеет, станет меловой и чрезвычайно хрупкой.

ASA заменяет уязвимый бутадиеновый каучук на акрилат Резина практически невосприимчива к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям. Это делает ASA безусловным лидером для любых деталей, предназначенных для эксплуатации на открытом воздухе.

• Всепогодный: Дождь, солнце, жара, холод — ASA выдерживает все это без ухудшения характеристик.
• Аналогичная прочность ABS: Он сохраняет высокую ударопрочность и термостойкость (около 100°C) АБС.
• Немного легче печатать: Хотя ASA по-прежнему требует защиты и выдерживает высокие температуры, большинство пользователей отмечают, что он немного меньше деформируется и выделяет меньше вредных испарений, чем ABS. Запах всё ещё присутствует, но, как правило, считается менее неприятным.
• Сглаживание ацетоном: Да, как и ABS, его можно обрабатывать паром, получая глянцевую поверхность без слоев.

В каких случаях следует выбирать ASA среди других нитей?

Если ваша часть выходит наружу, используйте ASA. Это так просто.

• Наружные светильники: Кронштейны для садовых шлангов, специальные дождеватели, крепления для спутниковых антенн, кормушки для птиц.
• Детали экстерьера автомобиля: Индивидуально заказываемые сменные элементы отделки, кронштейны для дополнительных фонарей или аэродинамические компоненты.
• Научное оборудование: Корпуса для метеостанций или уличных датчиков.
• Все, что требует прочности на уровне ABS, но будет подвергаться воздействию солнечного света.

Главный недостаток — стоимость. ASA обычно дороже ABS, поэтому для деталей, предназначенных только для использования в помещении, он часто оказывается излишним.

А как насчет гибких резиновых деталей? (ТПУ)

До сих пор мы говорили только о жёстких пластиках. Но что, если вам нужно напечатать что-то мягкое и эластичное, например, чехол для телефона или гибкую пломбу? Для этого вам понадобится Термопластичный полиуретан (ТПУ).

ТПУ (термопластичный полиуретан) — это термопластичный эластомер, класс пластиков, обладающих свойствами резины. Он невероятно прочный, износостойкий и гибкий.

Проблемы и преимущества печати ТПУ

Печать термопластичным полиуретаном (ТПУ) — это уникальный опыт. Представьте, что вы пытаетесь протащить влажную лапшу через тонкую трубку — вот это сложность.

• Требуется экструдер с «прямым приводом»: Из-за своей гибкости филамент будет изгибаться и коробиться, если между шестернёй экструдера и хотэндом останется свободное пространство. Принтеры с конструкцией «Боуден» (где экструдер закреплён на раме и проталкивает филамент через длинную трубку) испытывают серьёзные трудности с печатью ТПУ. Для безболезненной печати настоятельно рекомендуется использовать конфигурацию с прямым приводом, где экструдер расположен непосредственно над хотэндом.
• Низкая скорость печати: Печатать TPU следует очень, очень медленно (часто 20–30 мм/с), чтобы дать ему время выдавливаться без перегибов и замятий.
• Влага — враг: Как и ПЭТГ и нейлон, ТПУ чрезвычайно гигроскопичен, и для достижения наилучших результатов его необходимо хранить в абсолютно сухом виде.

Наградой за этот кропотливый процесс становится деталь с невероятными свойствами. ТПУ обладает фантастической адгезией слоёв, что позволяет создавать практически неразрушимые детали. По ним можно проехать на машине, и они тут же восстановятся.

В чем преимущество ТПУ?

• Защитные чехлы: Чехлы для телефонов, бамперы для GoPro и защитные ножки для электроники.
• Уплотнения и прокладки: Прокладки индивидуальной формы для герметичных и водонепроницаемых корпусов.
• Гасители вибрации: Мягкие опоры двигателей или ножки для принтеров и другого оборудования для снижения шума.
• носимых: Гибкие ремешки для часов или индивидуальные стельки для обуви.

Гибкость ТПУ измеряется на Шкала твердости по Шору. Очень гибкий филамент, например, 85А, похож на резинку, а полугибкий 95А — более жёсткий, больше похожий на подошву кроссовок. Большинство любителей начинают с 95А, так как им немного проще печатать.

Главный вопрос: является ли какая-либо деталь, напечатанная на 3D-принтере, «безопасной для пищевых продуктов»?

Это один из самых распространённых и важных вопросов в сообществе 3D-печати. ​​Вы только что напечатали классную формочку для печенья или необычную кофейную кружку. Можно ли её вообще использовать?

Краткий ответ: нет, не следует считать сырую деталь, напечатанную на любительском FDM-принтере на 3D-принтере, безопасной для пищевых продуктов.

Развернутый ответ более подробен и объясняет многочисленные причины.

Есть ли исключения?

Итак, возможно ли изготовить деталь, безопасную для пищевых продуктов? Не невозможно, но это требует значительной постобработки.

1. Используйте известную пищевую нить: Начните с натурального, неокрашенного ПЭТГ от надежного производителя, который сертифицирует сырую смолу как пригодную для контакта с пищевыми продуктами.
2. Использовать Нержавеющая сталь Насадка: Это исключает риск загрязнения сопла свинцом.
3. Покройте деталь: Единственный надёжный способ сделать FDM-печать безопасной для пищевых продуктов — это герметизировать поверхность, ликвидировав линии слоёв. Для этого необходимо использовать сертифицированное покрытие, безопасное для пищевых продуктов, например, двухкомпонентную эпоксидную смолу, разрешенную к контакту с пищевыми продуктами. Деталь должна быть полностью и безупречно покрыта, без каких-либо отверстий или зазоров.

Для одноразовых, некритичных предметов, таких как формочки для печенья, которые будут использоваться только с тестом и сразу же моются вручную, риск очень низок. Но для любых предметов, которые будут содержать жидкости или использоваться многократно, особенно с влажными продуктами, риск размножения бактерий слишком высок без надлежащего пищевого покрытия. Никогда не пейте горячие жидкости из кружки, изготовленной на 3D-принтере., так как тепло может ускорить выщелачивание химикатов из пластика.

Путешествие в мир филаментов для 3D-печати — это путь компромиссов. Не существует единственно «лучшего» филамента, есть только «лучший» филамент для конкретной задачи. Понимая уникальные сильные и слабые стороны каждого материала — от легкого в печати, но хрупкого PLA до прочного, но капризного ABS и его погодоустойчивого преемника ASA, — вы сможете раскрыть истинный потенциал своего 3D-принтера и выбрать идеальный материал для воплощения ваших идей.

Дополнительная литература и ресурсы

• All3DP – Лучшие типы нитей для 3D-принтеров: Подробное и постоянно обновляемое руководство по всем основным и редким типам нитей, представленным на рынке.
• PrusaPrinters – Руководство по материалам: Превосходная серия статей от одного из ведущих производителей принтеров, в которой подробно описываются свойства и передовые методы печати на каждом распространенном материале.
• MatterHackers – «Как добиться успеха с PETG»: Подробная статья об особенностях работы с PETG и получении идеальных отпечатков.
• FDA – «Программа уведомления о веществах, контактирующих с пищевыми продуктами»: Основной источник информации о правилах и требованиях, предъявляемых к материалам, которые считаются безопасными для пищевых продуктов в Соединенных Штатах.

Условия использования

Информация на этой странице предназначена только для информационных целей. RM Компания не предоставляет никаких гарантий, явных или подразумеваемых, относительно точности или полноты данной информации. Для любых услуг третьих лиц, приобретённых через RM сеть, покупатель несет ответственность за указание и подтверждение параметров производительности, допусков, материалыи качество работы в процессе составления сметы. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.o Свяжитесь с нами.

RM: Ваш партнер в области точного производства

RM является лидером отрасли в индивидуальные производственные решения. Обладая более чем 20-летним богатым опытом, мы стали надежным партнером для более чем 5,000 клиентов по всему миру. Мы специализируемся на широком спектре производственных услуг, включая высокоточную обработку на станках с ЧПУ, изготовление листового металла, 3D-печать, литье под давлением и штамповка металла — чтобы предоставить вам действительно комплексное обслуживание.

Наше предприятие мирового класса оснащено более чем 100 современными Обработка по оси 5 центры и работают в строгом соответствии с ISO 9001:2015 Система контроля качестваМы стремимся предоставлять решения, сочетающие в себе скорость, эффективность и исключительное качество, клиентам в более чем 150 странах. От быстрого создания прототипов до крупносерийного производства — мы гарантируем доставку в течение 24 часов, помогая вам получить конкурентное преимущество на рынке.Выбор РМ означает выбор эффективного, надежного и профессионального производственного партнера.

Ознакомьтесь с нашими возможностями уже сегодня, посетив наш веб-сайт: www.rapmaf.com