Przewodnik po druku 3D: materiały, rodzaje, zastosowania i właściwości
Przewodnik po druku 3D FDM:
Przybory, Typy, zastosowania i właściwości
Dostępne są dziesiątki tworzyw sztucznych do druku 3D, z których każdy ma swoje unikalne właściwości, dzięki którym najlepiej nadaje się do konkretnych zastosowań. Aby uprościć proces wyszukiwania najlepszego materiału do konkretnej części lub produktu,'Najpierw przyjrzyjmy się głównym rodzajom tworzyw sztucznych i różnym procesom drukowania 3D.
Rodzaje materiałów plastikowych
Istnieją dwa główne rodzaje tworzyw sztucznych:
Tworzywa termoplastyczne to najczęściej stosowany rodzaj tworzyw sztucznych. Ich główną różnicą w stosunku do tworzyw termoutwardzalnych jest możliwość przechodzenia wielu cykli topienia i krzepnięcia. Tworzywa termoplastyczne można podgrzewać i formować w pożądany kształt. Proces ten jest odwracalny, ponieważ nie występują wiązania chemiczne, dzięki czemu tworzywa termoplastyczne można poddawać recyklingowi, topić i ponownie wykorzystywać. Częstą analogią dla tworzyw termoplastycznych jest masło, które można topić, ponownie zestalać i topić. Jego właściwości nieznacznie zmieniają się w każdym cyklu topienia.
Tworzywa termoutwardzalne (znane również jako tworzywa termoutwardzalne) pozostają w trwałym stanie stałym po utwardzeniu. Polimery w tworzywach termoutwardzalnych sieciują się podczas procesu utwardzania, co jest spowodowane ciepłem, światłem lub odpowiednim promieniowaniem. Tworzywa termoutwardzalne rozkładają się pod wpływem ciepła, a nie topią, i nie odkształcają się po schłodzeniu. Nie ma możliwości recyklingu tworzyw termoutwardzalnych ani przywrócenia materiału do jego podstawowych składników. Tworzywa termoutwardzalne są jak ciasto na ciasto i po wypieczeniu w cieście nie można ich ponownie wtopić w ciasto.
Procesy drukowania 3D tworzyw sztucznych
Oto trzy najpopularniejsze procesy drukowania 3D tworzyw sztucznych:
Drukarki 3D wykorzystujące technologię FDM (Fused Deposition Modeling) topią i wytłaczają filament termoplastyczny, który jest osadzany warstwa po warstwie na powierzchni roboczej przez dyszę drukarki.
Drukarki 3D wykorzystujące technologię stereolitografii (SLA) wykorzystują lasery do utwardzania ciekłych żywic termoutwardzalnych w celu uzyskania utwardzonych tworzyw sztucznych. Proces ten nazywa się fotopolimeryzacją.
Drukarki 3D wykorzystujące technologię selektywnego spiekania laserowego (SLS) wykorzystują lasery dużej mocy do topienia małych cząsteczek proszku termoplastycznego.
Drukowanie 3D FDM
Osadzanie topionego materiału (FDM), znane również jako wytwarzanie topionego materiału (FFF), jest najpowszechniej stosowaną metodą druku 3D na poziomie konsumenckim, która rozwinęła się wraz z pojawieniem się hobbystycznych drukarek 3D.
Technika ta doskonale nadaje się do podstawowych modeli koncepcyjnych, a także do szybkiego i taniego prototypowania prostych części, takich jak te, które zazwyczaj wymagają obróbki mechanicznej.
Drukarki FDM dla klientów indywidualnych charakteryzują się najniższą rozdzielczością i dokładnością w porównaniu z innymi procesami druku 3D z tworzyw sztucznych i nie są najlepszym rozwiązaniem do drukowania złożonych projektów lub części o skomplikowanych cechach. Wyższą jakość wykończenia można uzyskać poprzez chemiczne i mechaniczne procesy polerowania. Przemysłowe drukarki 3D FDM wykorzystują rozpuszczalne podpory, aby zniwelować niektóre z tych problemów i oferują szerszy wybór termoplastycznych tworzyw konstrukcyjnych, a nawet kompozytów, ale wiążą się one również z wysoką ceną.
W miarę jak stopiony filament tworzy każdą warstwę, czasami pomiędzy warstwami mogą pozostać puste przestrzenie, gdy nie są one gotowe.'Nie przylegają całkowicie. Powoduje to anizotropię części, co jest ważne przy projektowaniu części, które mają przenosić obciążenie lub opierać się rozciąganiu.
Materiały do druku 3D FDM są dostępne w różnych opcjach kolorystycznych. Dostępne są również eksperymentalne mieszanki filamentów z tworzyw sztucznych, pozwalające na tworzenie elementów o powierzchniach przypominających drewno lub metal.
Popularne materiały do druku 3D FDM
Najpopularniejszymi materiałami do druku 3D metodą FDM są ABS, PLA i ich różne mieszanki. Bardziej zaawansowane drukarki FDM mogą również drukować z innych specjalistycznych materiałów, które oferują takie właściwości, jak wyższa odporność na ciepło, uderzenia, chemikalia i sztywność.
TWORZYWO | CECHY | APLIKACJE |
ABS (akrylonitryl-butadien-styren) | Wytrzymały i trwały | Funkcjonalne prototypy |
PLA (kwas polimlekowy) | Najłatwiejsze do druku materiały FDM | Modele koncepcyjne |
PETG (glikol politereftalanu etylenu) | Zgodność z niższymi temperaturami druku, co pozwala na szybszą produkcję | Zastosowania wodoodporne |
Nylon | Mocne, trwałe i lekkie | Funkcjonalne prototypy |
TPU (termoplastyczny poliuretan) | Elastyczny i rozciągliwy | Elastyczne prototypy |
PVA (alkohol poliwinylowy) | Rozpuszczalny materiał nośny | Materiał pomocniczy |
HIPS (polistyren wysokoudarowy) | Rozpuszczalny materiał nośny najczęściej stosowany w przypadku ABS | Materiał pomocniczy |
Kompozyty (włókno węglowe, kevlar, włókno szklane) | Sztywne, mocne lub wyjątkowo wytrzymałe | Funkcjonalne prototypy |
