Spis treści:
3D tisk pomocí technologie FDM se v současné době používá široká škála termoplastických materiálů s velmi rozdílnými vlastnostmi. Jak použitý materiál ovlivňuje pevnost vytištěných dílů a jejich možné použití?
Před zahájením tisku
Je třeba si uvědomit, že ani ta nejlepší tiskárna a nejlépe navržený model nepomůže, pokud materiál použitý k tisku nesplňuje správné požadavky. Je třeba mít na paměti, že nákup vysoce kvalitního filamentu kompatibilního s vaším zařízením nestačí – je třeba také zvolit správný materiál pro daný tisk (pevnost, pružnost, odolnost vůči různým látkám nebo změnám teploty) a správné nastavení parametrů tisku (teplota pracovní komory, hlavy a stolu, rychlost tisku atd.). V opačném případě se může stát, že výsledky nebudou zdaleka takové, jak se očekávalo. Proto se před zahájením práce na jakémkoli projektu vyplatí již ve fázi plánování zvážit, jaký materiál bude pro tento typ práce nejvhodnější.
Typy filamentů
Na trhu je dnes k dispozici mnoho filamentů, která jsou vyrobena z velmi odlišných látek. Níže najdete nejčastěji používané materiály.
PLA (polylaktid)
Jedná se o ztuženou kyselinu mléčnou, biologicky odbouratelnou látku, která se obvykle získává z kukuřičné mouky nebo cukrové třtiny. Vyznačuje se vysokou snadností tisku, a proto je ideální pro vytváření demonstračních modelů nebo prototypů, a to i velkých rozměrů. Nepotřebuje vysoké teploty tisku a díky nízkému smrštění nevyžaduje nutné použití vyhřívaného stolu. Jeho velkou výhodou je také bezpečnost – látka při zahřívání nevypouští nebezpečné výpary, takže v pracovně mohou být lidé a 3D tiskárna nemusí být vybavena uzavřenou komorou. PLA se vyznačuje střední pružností a poměrně vysokou pevností a je také nerozpustný. Vzhledem k jeho schopnosti deformovat se při vystavení vysokým teplotám a nižší trvanlivosti než u jiných materiálů (například ABS) však bude PLA vhodnější pro tisk modelů a dekorativních prvků než použitelných dílů. Vzhledem k vysoké biologické snášenlivosti je PLA vhodný také pro vytváření lékařských implantátů.
ABS (akrylonitril-butadien-styrenový terpolymer)
Po PLA je druhým nejoblíbenějším materiálem používaným při 3D FDM tisku ABS. Vyznačuje se vysokou tvrdostí, dobrou pružností a vysokým stupněm odolnosti proti nárazům, rázům a poškrábání. Výborně si vede i při vysokých teplotách. Tento plast je rozpustný v acetonu. Díky své houževnatosti je ABS velmi oblíbený u uživatelů 3D tiskáren, kteří vytvářejí spotřební díly – kryty pro elektroniku, hračky nebo náhradní díly pro mechanická zařízení. ABS také dobře odolává následnému obrábění, jako je leštění nebo vrtání. Manipulace s tímto materiálem je náročnější než s PLA, částečně kvůli jeho vysokému smrštění (vyžaduje vysokou teplotu trysky a vyhřívaný pracovní stůl) a také proto, že při tisku uvolňuje toxické výpary (tiskárna musí být v oddělené, dobře větrané místnosti nebo musí být vybavena uzavřenou pracovní komorou s filtračním systémem).
HIPS
Jedná se o biologicky odbouratelný, bezpečný materiál, který může přijít do styku s potravinami. Je rozpustný v limonenu, takže se často používá v tiskárnách se dvěma hlavami jako podpůrný materiál. Filament HIPS umožňuje vytvářet výtisky s nízkou elasticitou a značnou pevností, ale práce s touto látkou je kvůli jejímu vysokému smršťování poměrně náročná (vyžaduje použití vyhřívaného stolu a uzavřené pracovní komory), takže se nedoporučuje začínajícím uživatelům 3D tiskáren.
PETG (polyethylentereftalát s propylenglykolem)
PETG je kombinace materiálu PET (z něhož se mimo jiné vyrábějí plastové láhve na nápoje) s propylenglykolem. Tento materiál se vyznačuje vysokou pružností a pevností, je bezpečný při používání (neuvolňuje škodlivé výpary), nerozpouští se ve vodě a může přijít do styku i s potravinami (pokud je zakoupeno certifikovaný filament). Práce s PETG vyžaduje volbu vhodných parametrů tisku a také použití stroje s vyhřívaným pracovním stolem (materiál však nemá tak vysokou smrštitelnost jako ABS).
Nylon (polyamid)
Jedná se o lehký, vysoce odolný a otěruvzdorný materiál, materiálkterý je ideální pro tisk opotřebitelných dílů a odolává vysokému mechanickému zatížení. Ve srovnání s jinými látkami používanými při tisku FDM má velmi dobrou povrchovou úpravu, což snižuje potřebu následného obrábění. Nylon je nerozpustný. Práce s tímto filamentem vyžaduje volbu vhodných nastavení a použití uzavřené, filtrované pracovní komory nebo umístění tiskárny v oddělené místnosti, protože při provozu vznikají škodlivé výpary.
PHA
Skupina biologicky odbouratelných polymerů, které jsou odolné vůči ultrafialovému záření. Jejich houževnatost a pružnost, odolnost proti mechanickému poškození a doporučený způsob provozu závisí na přesném chemickém složení a mohou se výrazně lišit v závislosti na konkrétním modelu filamentu, proto je třeba při tisku dodržovat údaje výrobce.
PP (polypropylen)
PP je materiál s vynikající elasticitou a tvarovou pamětí, stejně jako s vysokou odolností proti oděru, nárazu a dalšímu mechanickému poškození. Je netoxický a vhodný pro styk s potravinami, avšak vzhledem ke značnému smršťování vyžaduje velkou pozornost při práci a velmi přesné nastavení tisku.
PPSU (polyfenylsulfon)
Plast s vysokou chemickou a mechanickou pevností, který lze použít i v lékařských implantátech nebo výrobcích přicházejících do styku s potravinami. Vzhledem k vysoké ceně a poměrně složité manipulaci při tisku se PPSU používá spíše v profesionálním a průmyslovém tisku.
PEEK (polyethylen etherketon)
Materiál je velmi pevný, lehký a extrémně odolný vůči deformacím způsobeným změnami teploty. Nepůsobí na něj ani většina organických a anorganických chemikálií, takže je vhodný pro lékařské a průmyslové aplikace. Protože PEEK je velmi drahý materiál a vyžaduje použití pokročilých 3D tiskáren, které zahřívají stůl a hlavu na vysoké teploty, používá se pro amatérské účely jen zřídka.
TPU
TPU je pružný filament na bázi pryže pro tisk dílů odolných proti stlačení a ohybu. Vzhledem ke značné složitosti procesu tisku se doporučuje pro pokročilé uživatele 3D tiskáren.
Uhlíková vlákna
PLA nebo nylonové filamenty z uhlíkových vláken jsou lehčí, tužší a odolnější než jejich standardní protějšky. Vzhledem k velkým rozdílům ve vlastnostech jednotlivých výrobků se při práci řiďte pokyny výrobce.
Ostatní filamenty
Na trhu najdete také méně standardní filamentyjako například filamenty na bázi PLA imitace dřeva nebo tvrdé materiály připomínající svým vzhledem a vlastnostmi sklo. Před použitím těchto nestandardních nabídek si ověřte kompatibilitu s vaší 3D tiskárnou a pečlivě si přečtěte pokyny výrobce k postupu tisku.
Kvalita je klíčová!
Bez ohledu na zvolený materiál je třeba mít na paměti, že je třeba vždy vybírat filamenty od spolehlivých výrobců a distributorů – jen tak si můžete být jisti, že zakoupený výrobek bude mít požadované vlastnosti a bude se pohodlně a bezpečně používat.
