Spis treści:
V tradičních tiskárnách se obrázky získávají nanášením toneru nebo inkoustu na rovný povrch papíru nebo filmu. W 3D tiskárnách, kde jsou vytvářené modely prostorové, je základním spotřebním materiálem filament nebo pryskyřice. Výběr materiálu závisí na technologii. V případě zařízení pracujících v SLA se jedná o tekuté pryskyřice, zatímco v tiskárnách FFF se používají filamenty. Výběr spotřebního materiálu by měl záviset především na účelu tištěného dílu, protože různé materiály se liší svými vlastnostmi. V tomto článku se budeme zabývat konkrétně filamenty, jejich parametry a možnostmi použití různých materiálů.
Filamenty – všeobecné informace o nich
Filamenty pro 3D tiskárny jsou vyráběny z termoplastických materiálů. Některé jsou syntetizovány od začátku do konce za použití umělých laboratorních látek. Jiné, jako např. oblíbené PLA filamenty jsou založeny na surovinách přírodního původu. Všechny mají podobu tenkého, dlouhého (až několik set metrů) vlákna navinutého na cívce. Tato forma balení je velmi pohodlná, protože cívku lze ihned po vyjmutí z krabice nasadit na držák 3D tiskárny. Velké ploché kotouče umístěné na obou stranách cívky navíc zabraňují sklouznutí vlákna.
Při výběru spotřebního materiálu pro 3D tiskárnu stojí za to věnovat pozornost tomu, aby byl svazek pečlivě vytvořen, tj. bez náhodného zahuštění nebo nerovností. Pokud je vlákno filamentu nerovnoměrné, bude v trysce tiskárny více materiálu, než by mělo být, a to se může promítnout do kvality vytvořeného detailu. Je třeba si uvědomit, že tloušťka jedné vrstvy tisku je nejčastěji výrazně menší než 0,5 mm – i ta nejmenší odchylka od zamýšlené tloušťky svazku filamentu může mít vliv na výsledný efekt. Z tohoto důvodu důrazně doporučujeme nakupovat spotřební materiál od známých a osvědčených výrobců. Nejběžnější průměry vláken na trhu jsou 1,75 mm a 2,85 mm.
Na co si dát pozor při 3D tisku s filamentem?
Při přípravě na tisk je třeba nejprve zkontrolovat, na jakou teplotu je třeba zahřát trysku 3D tiskárny a pracovní stůl. Zahřívání trysky umožní roztavení filamentu, takže se na pracovní plochu dostane tenká vrstva tekutého materiálu. Naopak ohřev stolu má zajistit správnou přilnavost plastu k podkladu a chránit před nekontrolovaným smršťováním vrstvy filamentu v důsledku jeho rychlého ochlazení. To nám umožňuje dosáhnout konzistentního tisku s těsně přiléhajícími vrstvami. Informace o optimální teplotě pro konkrétní filament je třeba nejprve hledat u výrobce a – ano, hádáte správně 😉 – v návodu k 3D tiskárně. Při práci s novým filamentem je nejlepší provést malý zkušební tisk, abyste zjistili, zda je zvolené nastavení 3D tiskárny vhodné.
Druhým důležitým faktorem jsou možnosti našeho tiskového zařízení. Existují určité univerzální typy filamentů (PETG, ABSnebo PLA), se kterými si většina modelů 3D tiskáren poradí správně. Jiné, jako např. filament TPU s “gumovou” texturou – lze použít pouze u některých modelů zařízení. Kromě toho musíme brát v úvahu doporučení výrobce 3D tiskárny – některé společnosti vyžadují, aby se v jimi dodávaných zařízeních používala jejich vlastní filamenty. Na druhou stranu pro bezpečnost obsluhy zařízení a osob v okolí musíme dbát na doporučená bezpečnostní opatření. Některé termoplasty při tavení uvolňují škodlivé a dráždivé výpary. Ačkoli je tento problém v případě filamentů méně akutní než v případě pryskyřic používaných v technologii SLA, vyžaduje například tisk s filamenty ABS dobré větrání místnosti.
Typy filamentů
Filamenty PLA
Vyrábějí se z polylaktidu (kyseliny polymléčné). Materiál pro výrobu PLA filamentů se získává z fermentovaného rostlinného škrobu a plsť patří mezi biologicky odbouratelné plasty. To je důležité vzhledem k tomu, že jej používá obrovské množství uživatelů domácích 3D tiskáren. Používá se k tisku opravdu velkého množství modelů všeho druhu. PLA filament nehoří, i když jeho bod tání je pro umělé hmoty používané v 3D tiskárnách poměrně nízký – v některých případech stačí zahřát trysku na 180 oC. Pro amatéry a výrobce je důležitá naprostá netoxičnost polylaktidu.
Filamenty PLA Pro
Podobnými vlastnostmi jako “čistý” polylaktid se vyznačuje vylepšená verze, která je na trhu nabízena pod názvem PLA Pro filament. Modely z nich vyrobené se vyznačují trvanlivostí a odolností vůči vodě, nedeformují se a jsou nehořlavé. Zatímco však u filamentů PLA existuje určité riziko smrštění modelu při nižších teplotách, při použití filamentů PLA Pro je dokonce možné zcela upustit od zahřívání pracovního stolu. Vylepšený polylaktid je hladší než jeho předchůdce, má vyšší odolnost proti zlomení (překonává dokonce i další odolný filament ABS) a na rozdíl od “obyčejného” PLA se dá obrábět vrtáním. Filamenty PLA i PLA Pro se běžně používají pro amatérské a poloprofesionální projekty, tisk figurek a různých předmětů denní potřeby.
Filamenty ABS
V filamentech ABS najdeme akrylonitril-butadien-styren. Tento termoplastický materiál se snadno tvaruje a zároveň je velmi odolný při zpracování. Pokud tedy součástka vyžaduje např. vrtání otvorů nebo broušení, vyplatí se použít 3D tiskárně přesně ABS filament. Při tvorbě výtisků je třeba věnovat zvláštní pozornost ochraně obrobku před rychlým ochlazením, protože tento materiál se vlivem nízké teploty rychle smršťuje. Doporučuje se po dobu tisku filamentem ABS zapouzdřit 3D tiskárnu tepelně izolačním krytem. Po vytištění se modely vyrobené z ABS jsou odolné vůči nízkým teplotám až do -20 °C.oC.
Filamenty smart ABS
Akrylonitril-butadien-styren se dočkal další vylepšené “verze”. Výsledkem jsou filamenty smart ABS. Za jejich vznikem stojí polská značka Spectrum. Modely vytištěné pomoci filamentů smart ABS jsou robustní, odolné proti poškrábání nebo prasknutí nárazem. Navíc se snížila i tendence materiálu smršťovat se vlivem nízkých teplot. Díky tomu je mnohem snazší udržet požadované rozměry obrobku vyrobeného na 3D tiskárně. Povrch dílů vytištěných pomocí filamentů smart ABS je hladší než v případě jejich předchůdců, takže lze upustit od jeho vyhlazování parami acetonu (což bylo u filamentů ABS někdy nezbytné). Jak detaily vyrobené z “čistého” akrylonitril-butadien-styrenu, tak jeho vylepšený nástupce se výborně osvědčují v pohyblivých mechanismech a těch částech konstrukcí, které jsou vystaveny různým silám.
Filamenty TPU
Který designér někdy nepotřeboval speciální součást určitého designu vyrobenou z gumy? Právě v takových situacích objeví se TPU filament. Je vyrobena z termoplastického polyuretanu, který na dotek připomíná gumu. Součásti vyrobené z tohoto materiálu na 3D tiskárně lze stlačit a po deformaci se rychle vrátí do původního tvaru. TPU filamenty mají mnoho výhod: povrch modelů z nich vyrobených se neopotřebovává a je odolný vůči mnoha chemikáliím. Termoplastický polyuretan velmi účinně tlumí nárazy a otřesy. Je vhodný pro potisk vyhrazených těsnění, pneumatik, pouzder telefonů, součástí nástrojů atd.
Filamenty PETG
Materiál pro výrobu filamentů PETG je polyethylentereftalát. Tento termoplastický materiál je voděodolný, odolný proti poškrábání a pevný. Díly z něj vytištěné mají hladký, lesklý povrch. Použití PETG filamentů ve 3D tiskárnách je poměrně jednoduché, a proto tento materiál s oblibou používají i začátečníci inkrementálního tisku. Polyetylentereftalát lze použít v široké škále zařízení a má všestranný charakter. Absence tendence ke smršťování v důsledku snížení teploty znamená, že se výtisky nekroutí a modely vyrobené z PETG filamentů si zachovávají nastavené rozměry. Tento materiál má velmi všestranné použití.
Filamenty HIPS-X
Kromě filamentů používaných k tisku dílů, které jsou pak určeny buď jako samostatný detail, nebo jako součást většího mechanismu, existují také materiály používané jako pomocné materiály při pokročilejších tiscích. Mezi ně patří např. filamenty HIPS-X vyráběné z vysoce odolného polystyrenu. Tento plast je zcela rozpustný v D-limonenu, takže jej lze použít v 3D tiskárnách k tisku podpěr složitějších dílů. Základní detail se v tomto případě obvykle vytváří z filamentu ABS. Po vytištění se model ponoří do roztoku – podpěry z filamentu HIPS-X se během několika hodin rozpustí a vyvíjený díl z ABS zůstane neporušený.
Filamenty ASA
Materiál pro výrobu ASA filamentů je akrylonitril-styren-akrylát. Tento termoplastický materiál vykazuje velmi vysokou odolnost vůči okolním vlivům, jako je intenzivní sluneční záření, vítr, kolísání teplot nebo vlhkost. Součástky vyrobené na 3D tiskárně s použitím plsti ASA lze proto instalovat do venkovních prostor, do vozidel, nástrojů, meteorologických stanic nebo zařízení na výrobu energie z obnovitelných zdrojů. Před použitím filamentu ASA je vhodné věnovat pozornost doporučením výrobce ohledně optimální teploty tisku, protože mezi jednotlivými výrobky dostupnými na trhu existují značné rozdíly.
Více informací o filamentech se dozvíte v našem připravovaném seriálu na YouTube.
Shrnutí
Filamenty jsou základním spotřebním materiálem pro 3D tiskárny. Navzdory podobnému vzhledu (filament o průměru obvykle 1,75 mm) se jednotlivé materiály výrazně liší. Výběr filamentu se správnými vlastnostmi je základním předpokladem úspěchu při 3D tisku – díky němu bude vytištěný díl schopen plnit svou dekorativní, užitkovou nebo funkční funkci (např. v pohyblivých mechanismech). V článku jsme se zabývali nejdůležitějšími a nejoblíbenějšími typy filamentů. Je však třeba mít na paměti, že kromě výše uvedených jsou na trhu také jiné. Je však třeba mít na paměti, že kromě výše uvedených typů trh zahrnuje také filamenty z uhlíkových nebo skleněných vláken, nebo dokonce filamenty podobná dřevu.
Brzy očekávejte další podrobné články o konkrétních typech filamentů a mezitím se podívejte na naše profily na sociálních sítích a YouTube 😉 .
