Spis treści:
- 1 Co je to filament a jak vypadá?
- 2 Výběr správného filamentu
- 3 Oblíbené duo. PLA nebo ABS filamenty?
- 4 Černý kůň 3D tisku - nylon jako filament
- 5 Elastické filamenty, termoplastické elastomery - TPU v 3D tisku
- 6 Rozpustné filamenty HIPS - základ 3D tisku
- 7 Ještě o krok dále. Pryskyřice pro 3D tisk SLA
- 8 Výběr filamentu v krátkosti aneb co si zapamatovat
Uvádíme výhody a nevýhody různých typů materiálů pro 3D tisk a také některé základní informace, které byste měli znát, než začnete tisknout z filamentu.
Co je to filament a jak vypadá?
Filamenty používané při 3D tisku jsou termoplasty, tj. umělé látky (polymery), které se při zahřátí spíše taví než pálí, lze je tvarovat a lisovat a po ochlazení tuhnou. Vypadají jako barevné nitě navinuté na cívce. Filament se přivádí do ohřívací komory extrudéru 3D tiskárnykde se zahřeje na teplotu tání a poté se vytlačí přes kovovou trysku . Vytlačovací jednotka se pohybuje, sleduje dráhu naprogramovanou v souboru 3D objektu a nakonec vytvoří tištěný objekt z filamentu, vrstvu po vrstvě. Ačkoli většina 3D tiskáren má jeden extruder, existují modely se dvěma extrudery, které mohou tisknout objekt v různých barvách nebo s různými typy filamentů.
Filament se prodává v cívkách o hmotnosti 0,5 až 2 kilogramy. Dodává se v tloušťkách 1,75 mm a 3 mm – druhá varianta je ve skutečnosti o něco tenčí, přibližně 2,85 mm. Naprostá většina filamentů je typu 1,75 mm a pouze několik výrobců 3D tiskáren používá hrubší rozměr. Tyto rozměry se téměř vždy uvádějí v metrických jednotkách. To je v podstatě celá filozofie týkající se rozměrů filamentu.
Tiskový proces s použitím filamentů se nazývá fused filament fabrication (FFF) nebo fused deposition modelling (FDM) . Jedná se o jeden a tentýž proces.
Zkratku FDM si jako ochrannou známku nechal zaregistrovat průkopník 3D tisku, společnost Stratasys Corp. proto si ostatní výrobci vytvořili vlastní názvy pro své technologie. Název FFF se ujal. Dodnes se setkáte s jejich zaměnitelným používáním, snad s výjimkou brožur některých výrobců.
Výběr správného filamentu
Po zakoupení 3D tiskárny výběr filamentu je obvykle prvním rozhodnutím. Existují nejméně desítky druhů filamentů. Při tomto zprůměrovaném výpočtu dokonce ignorujeme četné barvy, ve kterých se filamenty pro 3D tiskárny dodávají. Když se jimi budete probírat, narazíte na řadu chemicky znějících názvů. K dispozici bude kyselina polymléčná, polyvinylalkohol, uhlíkové filamenty nebo termoplastické elastomery. Používá se pro ně závratné množství zkratek, jako např. ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETG, TPU, PVB a PCTPE. Neměli byste se však nechat zastrašit touto abecední polévkou. Běžně se používá jen několik typů a výrobci mají potěšující tendenci vyhýbat se odborným názvům ve prospěch popisnějších. Obvykle se vztahují k důležitým vlastnostem filamentu, jako je pružnost a pevnost.
Oblíbené duo. PLA nebo ABS filamenty?
Zdaleka nejoblíbenějšími typy filamentů jsou akrylonitrilbutadienstyrenové filamenty (ABS filamenty) a kyseliny polymléčné (PLA filamenty). Většina spotřebitelských 3D tiskáren je navržena tak, aby používala pouze tyto filamenty . Součástí jejich přitažlivosti je jistě i to, že jsou relativně levné.
Tajemství nepřístupného názvu ABS je pouze zdánlivé, protože se jedná o stejný plast, který se používá v kostkách LEGO. Předměty vytištěné z ABS jsou pevné, odolné a netoxické.
ABS má také poměrně vysokou teplotu tání, teplota tisku se pohybuje od 210 do 250 stupňů Celsia.Spodní rohy předmětů vytištěných z ABS mají tendenci se ohýbat směrem nahoru, zejména pokud vaše tiskárna nemá vyhřívaný pracovní stůl.
ABS může při tisku vydávat štiplavý, nepříjemný zápach, proto je nejvhodnější používat jej v uzavřené tiskárně v dobře větrané místnosti.
Hned vedle systému ABS je obvykle zmiňovaný PLA. Kyselina polymléčná používaná jako filament má naopak relativně nízkou teplotu tání s provozní teplotou mezi 180 a 230 stupni Celsia.
Je rostlinného původu a biologicky rozložitelný. Je tvrdší než ABS, tiskne bez deformací a obecně se s ním snadno pracuje, i když ve vzácných případech může způsobit zaseknutí extrudéru.
PLA se často používá jako základní materiál pro další šikovné kompozitní materiály, o kterých si povíme za chvíli.
Zmiňme také PET-G. Jedná se o další skvělý filament pro začátečníky. Snadno se tiskne a vykazuje podobné vlastnosti jako ABS, takže se jedná o dva materiály střední třídy.
Snadno můžete tisknout PET-G ve standardní konfiguraci a dosáhnout opravdu dobrých výsledků.
Černý kůň 3D tisku - nylon jako filament
Nylon je mimořádně univerzální syntetický materiál, který je tu s námi déle, než si uvědomujeme, neboť byl vyvinut již ve 30. letech 20. století. Vlastně to možná není tak zvláštní, protože 30. léta byla proslulá punčochami a punčochovými kalhotami. Nylon si pravděpodobně našel cestu do všeho, od zubních kartáčků, padáků a pneumatik až po filamenty do 3D tiskáren.
Nylon je v podstatě polymer neboli umělá hmota, přesněji řečeno rodina umělých hmot. Je pevný, odolný, pružný a patří mezi nejlevnější filamenty pro 3D tisk.
Taví se při vyšší teplotě (přibližně 240 °C) než většina filamentů. Háček je v tom, že ne všechny 3D tiskárny jsou navrženy pro provoz při této teplotě – některé běžně používané látky v extrudéru při této teplotě uvolňují výpary.
Stejně jako u ABS mají předměty vytištěné z nylonu tendenci se deformovat, což lze zmírnit použitím tepla. Tento materiál najdete v kategorii “Nylonové filamenty”.
Elastické filamenty, termoplastické elastomery - TPU v 3D tisku
TPE jsou vysoce flexibilní termoplasty, i když do gumových pásů mají ještě daleko. Jedním z běžných typů TPE je termoplastický polyuretan (TPU ), který se používá mimo jiné jako materiál pro pouzdra chytrých telefonů.
Když píšeme o polymerech a jejich použití, měli bychom vždy psát “mimo jiné”, protože těchto použití je mnoho. Zaměřme se však na 3D tisk. Filament TPU proto bude mechanicky velmi pevný a těžko se bude lámat. Nepotřebuje vyhřívaný pracovní stůl a stejně jako dříve zmíněná filamenty se snadno použivá.
Rozpustné filamenty HIPS - základ 3D tisku
Chytlavá anglická zkratka HIPS je zkratka pro vysokopevnostní polystyren. HIPS je o něco dražší, lehký, lze jej brousit, lepit a barvit akrylovými barvami.
Je podobný filamentům ABS, ale s tím rozdílem, že HIPS je rozpustný v limonenu. Díky rozpouštědlu na bázi citrusů je HIPS dobrou volbou při tisku s druhým materiálem, jako je ABS nebo PLA.
Bude se hodit jako stavitel podpěr a držáků pro náročnější konstrukce z filamentů, které lze po dokončení 3D tiskárny rozpustit.
Ještě o krok dále. Pryskyřice pro 3D tisk SLA
Odhrňme záclonu a podívejme se do trochu jiného světa. Ne každý je obeznámen s tím, že místo filamentů se při 3D tisku mohou objevit specialistické pryskyřice. Při dnešním rozšíření tiskáren FFF/FDM je obecně snadné přehlédnout, že na trhu existují modely založené na jiných technologiích, které nepoužívají filament.
Hlavním z nich je stereolitografie (známá také jako SLA). Jedná se o první vyvinutou technologii 3D tisku, která je schopna vytvářet vysoce detailní výtisky ve vysokém rozlišení.
Ceny SLA tiskáren pro komerční použití mohou dosahovat pětimístných nebo dokonce šestimístných částek, ale existuje řada modelů vhodných pro hobbisty a poloprofesionály.
Výběr filamentu v krátkosti aneb co si zapamatovat
Již víme, že PLA a PET-G jsou pro začátek ideální. Zabýváme se řešeními v profesionálních odvětvích, takže to budiž výchozím bodem. 3D tisk se běžně používá k výrobě prototypů a nástrojů, které usnadňují výrobní proces. Pokud má náš prototyp nebo nástroj odolávat chemikáliím, teplu nebo namáhání, stojí za to zvážit použití modernějšího materiálu, jako je ABS nebo TPU. Pokud má být tisk připraven k použití jako výrobek, například k prodeji, pak se dobře hodí pružný a odolný TPU – zejména pokud se má při běžném používání ohýbat.
A konečně, pokud chcete dosáhnout profesionálnějšího vzhledu, můžete použít materiál z uhlíkových vláken bude dobrou volbou, protože vypadá elegantně a zároveň je velmi odolný – ale to už je úplně jiný příběh. Určitě stojí za to si to ověřit a experimentovat. Když poprvé přijdete k funkční 3D tiskárně a uvidíte, že z filamentu trčí vlas jako s hlavy čarodějnice, po prvotním šoku obvykle následuje praktická úvaha, co udělat, aby to příště šlo lépe.
