Spis treści:
3D tiskárna otevírá dveře do světa nových možností. Ať už hodláte tisknout funkční součásti, jako jsou mechanické komponenty nebo protézy, nebo spíše rekreační předměty, jako jsou hračky nebo figurky, potřebujete filamentu pro 3D tiskárny.
Co jsou to filamenty pro 3D tiskárny?
Filament pro 3D tisk (zaměnitelně: 3D filament) je surovina, která je nezbytná pro 3D tisk v nejběžnější technologii, a to FFF/FDM. Existuje jich celá řada – “každodenní” filamenty pro 3D tiskárny jako je PLA, ABS nebo PETG, tvrdší technické materiály a konečně ty efektní, často označované jako exotické filamenty. Kromě materiálů, jako je nylon, polykarbonát, vyztužená uhlíková vlákna nebo polypropylen, existují také speciální směsi s neobvyklými vlastnostmi, jako je elektrická vodivost nebo luminiscence. Často píšeme o vlastnostech filamentů a jejich navrhovaných konstrukčních aplikacích, ale jen zřídka se dotýkáme specifik jejich výroby. Snad vám tento přístup pomůže lépe pochopit technologii 3D tisku a připomene vám znalosti o práci v zákulisí, která 3D tisku předchází.
Jak se vyrábí filament pro 3D tiskárny?
Filament pro 3D tisk se vytváří zahříváním, vytlačováním a ochlazováním plastu. Prvním krokem v procesu výroby filamentu je tedy vytvoření umělé hmoty. Při rafinaci se surová ropa zahřívá v průmyslové peci, čímž se oddělí mnoho jejích různých složek, včetně důležitého parafínu. Katalyzátory, parafín a další chemické složky se spojují a zpracovávají – proces zahrnuje tavení produktů a jejich smíchání s dalšími materiály za vzniku umělé hmoty. Výsledný plast se poté granuluje na malé kousky známé jako pelety nebo pryskyřice – tato forma umožňuje výrobcům filamentů větší kontrolu nad procesem barvení. Tyto jemné granule nebo pelety se pak vytvarují do podoby lana a poté se smíchají s přísadami, aby se vytvořila soudržná směs a filament získal určité vlastnosti, jako je odolnost proti nárazu, pevnost, strukturální integrita a dokonce i magnetické vlastnosti. Exotické filamenty, například filamenty připomínající dřevo, se vyrábějí smícháním přísad, jako jsou piliny nebo dřevěné částice.
Nejprve však začíná fáze sušení. Absorbovaná vlhkost z prostředí (hygroskopičnost) může hmotu deformovat nebo degradovat, proto se budoucí filament obvykle suší při teplotě 60 °C až 80 °C po dobu několika hodin. Tento proces se u jednotlivých výrobců liší. Dalšími kroky jsou tvarování pelet do tvaru struny, kde dochází k zahřívání a ochlazování, a navíjení. V této poslední fázi motory vytahují filament z chladicí komory do navíjecího mechanismu.
Laserové zařízení pak změří průměr filamentu, aby se ujistilo, že je v toleranci cílového průměru – obvykle 1,75 mm nebo 2,85 mm. Nakonec se filament připevní na cívku a navine se na ni. Když senzory zjistí, že je cívka plná, materiál se odřízne a zajistí, začne se plnit další cívka a tak dále, dokud není dávka filamentu vyčerpána.
Výběr filamentu pro 3D tisk - praktické informace
Některé filamenty se snadněji používají, nabízejí širší škálu barev a stylů a někdy jsou biologicky odbouratelná. Mezi nevýhody některých z nich patří křehkost, špatné mechanické vlastnosti nebo problém s výpary. Níže jsme shromáždili hrstku informací o nejoblíbenějších filamentech pro 3D tisk na trhu.
PLA – modely, jednoduché hračky, prototypy, nádoby
PLA filament je nejoblíbenější filament v oblasti amatérského 3D tisku. Často se o něm hovoří v souvislosti se srovnáním s ABS. Některé z aplikací pro PLA jsou plastové fólie, láhve a zdravotnické prostředky, které by se měly biologicky rozložit do 6-12 měsíců. Nabízí celou řadu barev.
- Trvanlivost: střední
- Flexibilita: nízká
- Odolnost: střední
- Obtížnost použití: nízká
- Teplota tisku: 180-230 °C
- Teplota stolu: 20-70 °C (ale není to nutné)
- Smršťování/deformace: minimální
- Rozpustnost: ne
- Bezpečnost při styku s potravinami: pokyny výrobce
ABS – pouzdra, držáky, skříně
Filament ABS je v každodenním 3D tisku méně běžný než filament PLA. Z hlediska vlastností je považováno za (mírně) lepší než PLA, ačkoli se s ním o něco hůře manipuluje, bez horkého pracovního stolu a dostatečné přilnavosti je náchylné k deformacím.
- Trvanlivost: vysoká
- Flexibilita: střední
- Odolnost: vysoká
- Obtížnost použití: střední
- Teplota tisku: 210-250 °C
- Teplota stolu: 80-110 °C
- Smršťování/smršťování: výrazné
- Rozpustnost: v esterech, ketonech a acetonu
- Bezpečnost při styku s potravinami: ne
PETG (PET, PETT) – mechanické díly, ochranné součásti
Polyethylentereftalát (PET) je jedním z nejpoužívanějších umělých hmot na světě. Tento polymer se nachází v lahvích na vodu, v oděvních filamentech a v nádobách na potraviny. Zatímco “surový” PET se pro 3D tisk používá jen zřídka, jeho glykolová varianta PETG je pro 3D tisk oblíbená.
- Trvanlivost: vysoká
- Flexibilita: střední
- Odolnost: vysoká
- Obtížnost použití: nízká
- Teplota tisku: 220-250 °C
- Teplota stolu: 50-75 °C
- Smršťování/deformace: minimální
- Rozpustnost: ne
- Bezpečnost při styku s potravinami: pokyny pro výrobce
TPU – předměty vyžadující odolnost
Termoplastické elastomery (TPU, TPE) jsou umělé hmoty s vlastnostmi podobnými pryži, takže jejich hlavní výhodou je pružnost. Lze je nalézt při výrobě automobilových dílů, domácích spotřebičů, příslušenství pro smartphony, nositelných zařízení a zdravotnických prostředků.
- Trvanlivost: střední
- Flexibilita: velmi vysoká
- Odolnost: velmi vysoká
- Obtížnost použití: nízká (TPU), střední (TPE, TPC)
- Teplota tisku: 210-230 °C
- Teplota stolu: 30-60 °C (není nutné)
- Smršťování/smršťování: minimální
- Rozpustnost: ne
- Bezpečnost při styku s potravinami: ne
HIPS, HIPS-X s přídavkem pryže – nosný filament, podpěry
Filamenty HIPS jsou fanoušky 3D tisku spojována s ideálním podpůrným materiálem. Budou se hodit pro složitější projekty, které mají vyčnívající části, jež potřebují oporu, obsahují spoustu detailů nebo budou sloužit jako prototypy pro pozdější lepení a lakování. Filament není hygroskopický, snadno se rozpouští a dobře zvládá nárazy.
- Trvanlivost: vysoká
- Flexibilita: nízká
- Odolnost: vysoká
- Obtížnost použití: střední
- Teplota tisku: 230-240 °C
- Teplota stolu: 90-100 °C
- Smršťování/smršťování: minimální
- Rozpustnost: v D-limonenu a speciálních roztocích
- Bezpečnost při styku s potravinami: ano
