Полное руководство по типам филамента для 3Д-принтеров

 

Сегодня мы расскажем все,  что нужно знать о филаментах для 3Д-принтеров. Знание свойств материалов, применяемых в 3Д-печати, имеет критически важное значение, поскольку выбор подходящего типа филамента представляет собой один из наиболее значимых этапов подготовки к печати.

Что такое филамент для 3Д-принтера?

Материал, используемый в FDM 3Д-принтерах, называется филамент. Обычно он поставляется в виде пластиковой нити и изготавливается из термопластов — материалов, которые могут плавиться при нагревании и затвердевать при охлаждении. Этот процесс плавления и затвердевания позволяет принтеру наносить слой за слоем для создания трёхмерного объекта.

Филамент подается в экструдер принтера, где он нагревается до температуры плавления, после чего через сопло он наносится на рабочую платформу. Принтер наносит один слой за раз, постепенно формируя трёхмерный объект. После нанесения материал охлаждается, становится твёрдым и готов к использованию.

Как выбрать подходящий филамент для ваших задач?

Широкий ассортимент материалов может вызвать затруднения при выборе подходящего филамента. Чтобы принять верное решение и сузить круг вариантов, следует учитывать как практические, так и технические требования вашего проекта.

Ключевые моменты

Некоторые филаменты просты в печати, но не отличаются высокой прочностью. Другие обладают лучшей прочностью и термостойкостью, но требуют более продвинутого принтера. Важно найти баланс между простотой печати и эксплуатационными характеристиками.

Требования к проекту

Подумайте, что вы будете делать с напечатанным изделием. Будет ли оно декоративным или должно выдерживать нагрузку или воздействие высоких температур? Обычный брелок можно изготовить из PLA, но для инструмента или изделия для использования на открытом воздухе может потребоваться другой материал, например, ASA.  Широкий ассортимент материалов различных типов представлен у множества производителей, например, Tiger3D (https://clck.ru/3NxKFd), Bambu Lab (https://clck.ru/3NxKHG), Esun (https://clck.ru/3NxKKU), REC (https://clck.ru/3NxKNg), Bestfilament (https://clck.ru/3NxKSm), Creality (https://clck.ru/3SnHwy) и т.д. 

Совместимость с принтером

Не все принтеры работают со всеми типами филаментов. Например, для таких высокопроизводительных материалов, как поликарбонат или нейлон, требуются высокотемпературные сопла и платформы с подогревом. Всегда проверяйте технические характеристики вашего принтера перед использованием нового материала.

Простота использования

Для начинающих в 3Д-печати лучше всего подойдут такие материалы, как PLA, которые отличаются низкими температурами печати, минимальной деформацией, надежностью и простотой при печати.

Стоимость

Еще один фактор — ваш бюджет. Стандартные материалы, такие как PLA и ABS, относительно недорогие. Спецпластики (например, с добавлением углеродного волокна) значительно дороже и могут потребовать модернизации оборудования или покупку другого принтера.

Постобработка

Разные филаменты открывают разные возможности для финишной обработки. ABS и ASA можно сделать идеально гладкими с помощью ацетонового пара — это дает эффект литьевой детали. PETG и PLA требуют механической шлифовки, грунтовки и покраски. Нейлон красится кипячением в тканевых красителях, а смолы проходят цикл промывки, сушки и УФ-отверждения перед покраской. Выбор метода обработки напрямую влияет на итоговое качество и внешний вид изделия.

Типы филаментов для 3Д-принтеров: преимущества, недостатки и применение

Правильный выбор филамента крайне важен для достижения качественных результатов печати. Понимание особенностей наиболее распространенных типов материалов и их применения поможет подобрать вариант, соответствующий техническим и эстетическим требованиям вашего проекта.

PLA (биоразлагаемый термопластичный полимер)

PLA является одним из самых популярных материалов для 3Д-печати (особенно среди новичков). Он производится из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, что делает его экологически безопасным. Благодаря низкой температуре печати и минимальной усадке, он идеально подходит для начинающих. 

Свойства

Прочность: средняя 

Эластичность: низкая 

Долговечность: средняя

Сложность в использовании: низкая

Температура печати: 180–230 °C

Температура печатной поверхности: 20–70 °C (не обязательно)

Усадка/деформация: минимальная

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: многие бренды PLA признаны безопасными для пищевых продуктов, но мы не рекомендуем использовать  PLA для продуктов питания.

Преимущества:

-Простота в использовании;

-Биоразлагаемость и экологичность;

-Не требует подогреваемой платформы.

Недостатки:

-Хрупкость и низкая ударная вязкость;

-Низкая термостойкость.

Лучшие области применения:

Образовательные проекты, декоративные изделия, простые прототипы.

Еще одним преимуществом PLA является практически бесконечное разнообразие цветов (https://clck.ru/3SnLtD), так что большинству любителей 3D-печати не придется выходить за рамки этого материала.

PLA биоразлагаем только в условиях промышленного компостирования (высокая температура, влажность и микробиологическая активность).

ABS (термопластичный полимер, состоящий из трёх основных компонентов: акрилонитрила, бутадиена и стирола)

ABS известен своей превосходной механической прочностью и термостойкостью. Это прочный и долговечный термопластик, который широко используется для создания функциональных изделий и конструкций, где критически важно качество конструкции.

Свойства

Прочность: высокая

Эластичность: средняя

Долговечность: высокая

Сложность в использовании: средняя

Температура печати: 210–250 °C

Температура печатной поверхности: 80–110 °C

Усадка/деформация: значительная

Растворимость: в сложных эфирах, кетонах и ацетоне

Безопасность для пищевых продуктов: небезопасно для пищевых продуктов

Преимущества:

-Высокая прочность и ударная вязкость;

-Лучшая термостойкость по сравнению с PLA;

-Возможность постобработки (например, сглаживание парами ацетона).

Недостатки:

-Требует подогреваемой платформы и закрытой камеры для предотвращения деформации;

-Выделяет небольшой дым при печати - необходимо хорошее проветривание.

Лучшие области применения:

Инструменты, корпуса, механические и автомобильные компоненты.

PETG  (Полиэтилентерефталат-гликоль - пластик)

PETG занимает промежуточное положение между PLA и ABS. Этот материал сочетает в себе простоту печати, характерную для PLA, с прочностью и химической стойкостью ABS, что делает его идеальным для функциональных деталей.

Это полужесткий, ударопрочный материал с хорошей химической и влагостойкостью. Он прочнее и долговечнее, чем PLA, но при этом им проще печатать, чем ABS. PETG менее подвержен деформации, поэтому для его печати обычно не требуется закрытая камера. Он печатается при умеренных температурах (обычно 220–250 °C) и хорошо прилегает к платформе с минимальной усадкой. Кроме того, он пригоден для вторичной переработки и доступен в прозрачном и цветном вариантах.

Свойства

Прочность: высокая 

Эластичность: средняя 

Долговечность: высокая

Сложность в использовании: низкая

Температура печати: 220–250 °C

Температура печатной поверхности: 50–75 °C

Усадка/деформация: минимальная

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: PETG подходит для вспомогательных изделий, но не для постоянного контакта с пищей.

Преимущества:

-Высокая прочность;

-Устойчивость к воздействию воды и химических веществ;

-Минимальная деформация при печати.

Недостатки:

-Может образовывать нити (стрингинг) при неправильных настройках.

PETG гигроскопичен, то есть впитывает влагу из воздуха. Это негативно сказывается на печати, поэтому храните нить для 3Д-принтера в сухом прохладном месте и при необходимости просушивайте ее перед использованием.

TPU (Термопластичный полиуретан)

Термопластичный полиуретан (ТПУ) — это гибкий, похожий на резину материал для 3D-печати, известный своей эластичностью, прочностью и ударопрочностью. Она относится к более широкой категории термопластичных эластомеров (ТПЭ), но ТПУ — самый распространенный вариант для 3D-печати благодаря отличной пригодности для печати и механической прочности.

В отличие от жестких филаментов, таких как PLA или ABS, термопластичный полиуретан может гнуться, растягиваться, сжиматься и поглощать удары, что делает его идеальным материалом для функциональных деталей, которые должны выдерживать износ и механические нагрузки.

Свойства

Прочность: средняя

Эластичность: очень высокая

Долговечность: очень высокая

Сложность в использовании: низкая

Температура печати: 220–250 °C

Температура поверхности для печати: 40–60 °C (но не обязательно)

Усадка/деформация: минимальная

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: не подходит для пищевых продуктов

Преимущества:

-Высокая эластичность и износостойкость;

-Эффективное поглощение вибраций и ударов.

Недостатки:

-Требует снижения скорости печати;

-Для печати предпочтительнее экструдер с прямым приводом.

Лучшие области применения:

Уплотнители, чехлы для телефонов, носимые устройства, детали роботов.

Для достижения наилучших результатов ТПУ печатают на низкой скорости - 20–40 мм/с для первых слоев, до 60 мм/с - для последующих. Для печати таким пластиком отлично подойдут принтеры Bambu Lab с системой  система AMS HT, например, H2D (https://clck.ru/3SnLiV)/ H2C (https://clck.ru/3SnLkE). Несмотря на то, что термопластичный полиуретан плохо переносит высокие температуры и может уступать жестким пластикам по точности размеров, он отлично подходит для случаев, когда требуется баланс гибкости, прочности и долговечности. Для производителей и инженеров, которым нужны прочные и гибкие детали, термопластичный полиуретан — надежное и универсальное решение, если правильно подобрать настройки.

Нейлон 

Нейлон — это высокопроизводительный материал, известный своей гибкостью, износостойкостью и прочностью. Он нашел широкое применение в промышленности.

По мере совершенствования 3Д-принтеров стало проще избегать проблем, которые раньше возникали при печати нейлоном, таких как деформация и проблемы с влажностью. Нейлон стал более доступным. Он открывает новые возможности, недоступные для PLA, независимо от того, создаете ли вы функциональные прототипы или запасные части для конечного использования.

Нейлон, как и PETG, гигроскопичен, то есть впитывает влагу, поэтому храните его в сухом прохладном месте, чтобы нить оставалась в идеальном состоянии и обеспечивала высокое качество печати.

Свойства

Прочность: очень высокая

Эластичность: высокая 

Долговечность: высокая

Сложность в использовании: средняя

Температура печати: 240–260 °C

Температура печатной поверхности: 70–100 °C

Усадка/деформация: значительная

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: этот материал подходит для 3д-печати изделий, которые будут контактировать с пищей, например, формочек для печенья, кухонных принадлежностей. Однако важно использовать сертифицированные материалы для 3д-печати, безопасные для пищевых продуктов. 

Преимущества:

-Отличные механические характеристики;

-Износостойкость и ударопрочность.

Недостатки:

-Чрезвычайно гигроскопичен (сильно впитывает влагу);

-Требует высоких температур печати и контролируемых условий.

Лучшие области применения:

Функциональные механические детали, шестерни, петли и оснастка.

Филаменты с углеродным волокном (Carbon Fiber) 

Эти филаменты содержат измельченные углеродные волокна, что значительно увеличивает их жесткость и снижает вес по сравнению с обычными материалами. 

Свойства

Прочность: высокая

Углеродное волокно значительно повышает прочность и жёсткость детали по сравнению с базовым пластиком. Напечатанные изделия выдерживают высокие статические нагрузки и сохраняют геометрию даже под давлением, что делает их идеальными для конструкционных и силовых элементов.

Эластичность: очень низкая

Материал обладает минимальной гибкостью. Волокна практически исключают упругую деформацию — деталь либо сохраняет форму, либо ломается при превышении предела прочности. Это свойство делает углеродный филамент непригодным для применения в узлах, работающих на изгиб или требующих амортизации.

Долговечность: средняя

При высокой жёсткости и устойчивости к ползучести материал остаётся хрупким. Под воздействием циклических или ударных нагрузок деталь может растрескиваться без предварительной деформации. Однако стойкость к истиранию и химическому воздействию находится на высоком уровне.

Сложность в использовании: высокая

Филамент требует использования сопла из закаленной стали из-за высокой абразивности углеродного волокна. Необходима тщательная калибровка, подогреваемая платформа и часто — печать в закрытой камере для предотвращения расслоения. Материал склонен к засорению сопла при недостаточной температуре.

Температура печати: 240–265 °C

(в зависимости от базового полимера: для PLA с углеродом достаточно 210–230 °C, для нейлона или поликарбоната с углеродом — до 270 °C)

Температура печатной поверхности: 50–110 °C

(зависит от основы: для углеродного PLA — 50–60 °C, для углеродного ABS или нейлона — 90–110 °C)

Усадка/деформация: низкая

Углеродное волокно значительно снижает внутренние напряжения и усадку, характерные для чистых полимеров. Детали сохраняют размерную стабильность даже при печати крупногабаритных моделей без камеры, если используется подходящая основа (например, нейлон или PETG).

Растворимость: нет

Материал не растворяется в стандартных растворителях. Углеродное волокно химически инертно, а базовый полимер (PLA, ABS, нейлон и др.) может быть чувствителен к агрессивным средам, но полного растворения филамента не происходит.

Безопасность для пищевых продуктов: небезопасно

Лучшие области применения:

Кронштейны, шасси, рамы для квадрокоптеров, шаблоны для резки

Примечание: требуется использование сопла из закаленной стали для предотвращения абразивного износа.

ASA (Акрилонитрил стирол акрилат) 

Акрилонитрил-стирол-акрилат (ASA) известен своей высокой ударной вязкостью и химической стойкостью, но изначально он создавался для одной цели — использования вне помещений. Он обладает высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, жесткостью, термостойкостью и химической стойкостью. Цветной ASA не выцветает на открытом воздухе.

Свойства

Прочность: высокая

Эластичность: средняя

Долговечность: высокая

Сложность в использовании: средняя

Температура печати: 240–260 °C

Температура рабочей поверхности: 90–110 °C

Усадка/деформация: от умеренной до высокой 

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: небезопасно для пищевых продуктов

Это более простой в печати аналог ABS, но для его работы также требуются высокие температуры экструдера и платформы. Он подходит не для всех принтеров, но с ним могут работать более мощные настольные модели и, конечно же, промышленные FDM-принтеры.

Несмотря на то, что ASA может быть дорогим материалом и сложным в использовании, его качество делает его идеальным для печати в сложных условиях. Серьезным недостатком ASA являются его сильные и потенциально опасные испарения, поэтому использовать его следует с осторожностью.

Для повышения жесткости в ASA можно добавлять стекловолокно и другие волокна.

Когда стоит использовать ASA?

Этот материал подойдет для чего угодно — от скворечников до садовых гномов и сменных крышек для розеток.

Лучшие области применения:

Рекламные конструкции, корпуса, кожухи, автомобильные детали.

Примечание: требует условий печати, аналогичных ABS, с обязательным использованием закрытой камеры.

Поликарбонат (PC)

Является одним из самых прочных материалов для 3Д-принтеров. Чрезвычайно долговечен и устойчив как к физическим воздействиям, так и к высоким температурам, выдерживая до 110 °C. Любители 3Д-печати используют его для создания ламп и осветительных приборов, а также он широко применяется в машиностроении, производстве и промышленности, поскольку прочен и способен выдерживать механические нагрузки и многократное использование без трещин и деформаций.

Свойства

Прочность: очень высокая

Эластичность: средняя

Долговечность: очень высокая

Сложность в использовании: средняя

Температура печати: 270–310 °C

Температура печатной поверхности: 90–110 °C

Усадка/деформация: значительная

Растворимость: Нет

Безопасность для пищевых продуктов: не подходит для пищевых продуктов

Данным материалом сложно печатать на стандартных настольных принтерах. Обычно для этого требуется высокая температура сопла — от 260 до 310 °C, а также платформа с подогревом до температуры от 90 до 100 °C. Для уменьшения деформации и расслоения настоятельно рекомендуется использовать закрытую или активно нагреваемую печатную камеру. Кроме того, поскольку материал гигроскопичен, его необходимо хранить в сухом месте, чтобы избежать впитывания влаги, которая может ухудшить качество печати.

Когда следует использовать поликарбонат?

Благодаря своим физическим свойствам поликарбонат является идеальным материалом для 3Д-печати деталей, которые должны сохранять прочность, жесткость и форму при высоких температурах, например, для печати электрических, механических или автомобильных компонентов. 

Его оптическая прозрачность позволяет использовать его в проектах по созданию осветительных приборов, экранов и других изделий, требующих прозрачности. Кроме того, он часто используется в защитном снаряжении, например лицевых щитках, защитных очках и ударопрочных чехлах. Его отличные изоляционные и огнестойкие свойства (в некоторых смесях) делают его надежным выбором для корпусов электронных устройств.

Преимущества:

Один из самых прочных и термостойких филаментов, предпочтителен для инженерных применений.

Лучшие области применения:

Инструменты, механические детали, подверженные высоким нагрузкам, и корпуса электронных устройств.

Примечание: Требует высокой температуры экструзии (260-300°C) и закрытой нагреваемой камеры.

Полипропилен (PP)

Полипропилен отлично подходит для изготовления легких, водонепроницаемых и прочных изделий. Из него часто делают контейнеры для еды и жидкостей, а также многократно сгибаемые зажимы и защелки. Хотя полипропилен считается безопасным для контакта с пищевыми продуктами, следует помнить, что безопасность пищевых продуктов при 3Д-печати зависит не только от свойств материала.

К сожалению, полипропилен, как известно, плохо подходит для 3Д-печати: он часто деформируется, а слои плохо сцепляются друг с другом. Если бы не эти проблемы, полипропилен мог бы соперничать с полилактидом и акрилонитрилбутадиенстиролом за звание самого популярного материала для 3Д-принтеров, учитывая его высокие механические и химические свойства.

Полипропилен можно смешивать с углеродным волокном для повышения жесткости отпечатков.

Свойства

Прочность: средняя

Эластичность: высокая

Долговечность: высокая

Сложность в использовании: высокая (плохая адгезия к поверхности, деформация)

Температура печати: 220–250 °C

Температура поверхности: 85–100 °C

Усадка/деформация: высокая

Растворимость: Нет

Безопасность для пищевых продуктов: зависит от производителя, обычно материал безопасен для пищевых продуктов

Когда следует использовать нить для 3Д-принтера из полипропилена?

Если вам удастся справиться с деформацией полипропилена, то этот материал подойдет для большинства 3Д-моделей, для которых нужен прочный и легкий материал. Однако важно отметить, что, несмотря на то, что полипропилен широко используется для упаковки расходных материалов и лекарств из-за его безопасности для пищевых продуктов, процесс 3Д-печати методом послойного наплавления часто сводит на нет это преимущество, поскольку в сотнях (если не тысячах) линий слоев могут скапливаться бактерии, поэтому лучше не рисковать.

Преимущества:

Обладает превосходной химической стойкостью, низкой плотностью, усталостной прочностью и имеет полугибкую структуру с слегка восковой поверхностью.

Лучшие области применения:

Медицинские изделия, пищевые контейнеры, гибкие петли.

Примечание: имеет плохую адгезию к большинству поверхностей - требуется специальная платформа для печати или адгезивы для полипропилена.

PEKK

PEKK - полимер семейства полиарилэфиркетонов (PEAK), обладающий исключительно хорошими свойствами механической, термической и химической стойкости. 

PEKK можно обрабатывать при более низких температурах 3Д-печати, чем нити на основе полиэфирэфиркетона, для него не требуется камера с перегревом (как для полиэфирэфиркетона), и он обладает отличной адгезией слоев, что позволяет получать детали с исключительной точностью размеров и прочностью по оси Z. Это еще один универсальный высокопроизводительный полимер для 3Д-печати, который может заменить металлические и композитные детали в различных отраслях промышленности, от аэрокосмической и автомобильной до медицинской и судостроительной. Материал устойчив практически ко всем органическим и неорганическим химическим веществам.

Свойства

Прочность: очень высокая

Эластичность: средняя

Долговечность: очень высокая

Сложность в использовании: очень высокая 

Температура печати: 340–380 °C

Температура рабочей поверхности: 120–160 °C

Усадка/деформация: высокая 

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: может быть безопасным для пищевых продуктов и биосовместимым — зависит от производителя

Детали, напечатанные из PEKK, после печати можно подвергнуть термической обработке (отжигу), чтобы максимально повысить их механическую, термическую и химическую стойкость. После печати детали будут полупрозрачными и золотистыми, а после отжига станут непрозрачными и приобретут желтовато-коричневый оттенок.

Когда следует использовать PEKK?

PEKK используется для изготовления конструктивных элементов, кронштейнов и корпусов, которые должны выдерживать экстремальные температуры, механические нагрузки и воздействие реактивного топлива или гидравлических жидкостей. Он предпочтительнее других материалов благодаря меньшему весу по сравнению с металлами и соответствию строгим аэрокосмическим стандартам, в том числе требованиям по огнестойкости, дымообразованию и токсичности (FST).

PEEK

PEEK относится к семейству полимеров на основе полиарилэфиркетона и становится все более популярным в военной, фармацевтической, нефтехимической отраслях, а также в сфере производства упаковки для пищевых продуктов.

Однако его высокая стоимость и сложная обработка ограничивают его промышленное использование с конкретными принтерами. Вес PEEK составляет менее половины веса алюминия и одну шестую веса стали, что делает его отличной заменой металла для деталей в нефтегазовой промышленности и аэрокосмической отрасли. Свойства PEEK можно еще больше улучшить, комбинируя его с композитными материалами, такими как стекловолокно, графит или углеродная арматура, которые помогают бороться с усадкой.

Свойства

Прочность: очень высокая

Эластичность: средняя

Долговечность: очень высокая

Сложность использования: очень высокая (требуется специализированный принтер)

Температура печати: 360–400 °C

Температура рабочей поверхности: 120–160 °C

Усадка/деформация: очень высокая (необходима закрытая камера с подогревом)

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: может быть безопасным для пищевых продуктов и биосовместимым — зависит от производителя

PEEK также используется для изготовления медицинских имплантатов (поскольку он полностью биосовместим и прозрачен для рентгеновских лучей), но между промышленным и имплантируемым PEEK есть огромная разница. 

Полиэфирэфиркетон обладает высокой устойчивостью к экстремальным температурам до 260 °C, а также к воздействию агрессивных жидкостей, газов и высокому давлению. Его можно многократно стерилизовать, при этом он сохраняет стабильность размеров.

Когда следует использовать PEEK?

Полиэфирэфиркетон часто используется для печати легких и высокопрочных деталей, способных выдерживать высокие температуры и нагрузки, таких как кронштейны, воздуховоды и корпуса. В автомобилестроении из него изготавливают детали, подверженные воздействию масла, топлива и высоких температур, заменяя ими металлические компоненты для снижения веса без ущерба для прочности.

В медицине полиэфирэфиркетон используется для изготовления индивидуальных имплантатов, хирургических инструментов и стоматологических изделий, поскольку он биосовместим и поддается стерилизации. Его можно адаптировать под нужды конкретного пациента, сохраняя при этом структурную целостность в клинических условиях. В электронике полиэфирэфиркетон благодаря превосходной электроизоляции и износостойкости идеально подходит для изготовления разъемов, изоляторов и компонентов, используемых в суровых условиях или при высоком напряжении.

Производители также используют PEEK при изготовлении инструментов, приспособлений и оснастки, которые должны сохранять стабильность размеров при многократном использовании при повышенных температурах. 

PMMA

PMMA (полиметилметакрилат), также известный как акрил или оргстекло, — это материал, который ценится за оптическую прозрачность, жесткость и устойчивость к атмосферным воздействиям. Из него получаются детали с глянцевой, похожей на стекло поверхностью, которые пропускают свет почти так же хорошо, как стекло, что делает ее идеальным материалом для прозрачных или полупрозрачных компонентов. Несмотря на механическую прочность и устойчивость к ультрафиолетовому излучению, PMMA хрупкий и склонен к растрескиванию под нагрузкой.

Печать из PMMA требует высоких температур — обычно около 230-250 ° C для сопла и 80-100 ° C для печатной поверхности, и лучше всего работает в закрытом принтере, чтобы свести к минимуму деформацию и растрескивание. Материал гигроскопичен и должен храниться сухим. PMMA больше подходит для опытных пользователей.

Свойства

Прочность: средняя

Эластичность: низкая

Долговечность: средняя

Сложность в использовании: высокая (хрупкий материал, склонный к растрескиванию и деформации)

Температура печати: 230–250 °C

Температура печатной поверхности: 80–100 °C

Усадка/деформация: высокая

Растворимость: нет

Безопасность для пищевых продуктов: не является безопасным для пищевых продуктов

Когда лучше использовать PMMA?

Обычно его используют для изготовления прозрачных покрытий, рассеивателей света, вывесок, архитектурных моделей и прототипов, где важны прозрачность и жесткость. Он является хорошей альтернативой поликарбонату в проектах, где внешний вид важнее ударопрочности, но большинство пользователей, которым нужна оптическая прозрачность, сегодня предпочитают поликарбонат (PC), поскольку ПММА стоит дорого.

PVA (поливиниловый спирт) 

PVA растворим в воде, и именно на этом свойстве основаны его коммерческие применения. Например, из него делают упаковку для «капсул» со средством для мытья посуды или пакеты с рыболовной наживкой. Тот же принцип применим и в 3Д-печати, поэтому PVA отлично подходит в качестве вспомогательного материала (для печати поддержек) в сочетании с другими нитями для 3Д-принтера при двойной экструзии. Преимущество PVA заключается в том, что он может работать с большим количеством материалов и печатать при более низкой температуре.

Свойства

Прочность: низкая

Эластичность: низкая

Долговечность: низкая

Сложность в использовании: высокая (чувствительна к влаге)

Температура печати: 180–220 °C

Температура печатной поверхности: 45–60 °C

Усадка/деформация: минимальная

Растворимость: да (в воде)

Безопасность для пищевых продуктов: не подходит для пищевых продуктов

HIPS

Высокопрочный полистирол (High Impact Polystyrene, HIPS) — это прочный термопласт, сочетающий в себе жесткость полистирола и эластичность резины для повышения ударопрочности. В промышленности он используется для изготовления упаковки, корпусов для электроники и вывесок.

В 3Д-печати HIPS чаще всего используется в качестве растворимого вспомогательного материала, особенно для ABS. В принтерах с двойной экструзией HIPS можно использовать для печати сложных вспомогательных конструкций, которые затем растворяются в лимонене, обнажая аккуратные детали.

Свойства

Прочность: средняя

Эластичность: низкая

Долговечность: средняя

Сложность в использовании: средняя

Температура печати: 230–245 °C

Температура печатной поверхности: 90–110 °C

Усадка/деформация: высокая

Растворимость: да (в лимонене)

Безопасность для пищевых продуктов: небезопасно для пищевых продуктов

Несмотря на то, что HIPS часто используется в качестве вспомогательного материала, он также подходит для печати в качестве основного материала. Он меньше деформируется при печати, чем ABS, его легко шлифовать, склеивать и красить, а также он более ударопрочный, чем PLA. Благодаря умеренной прочности и хорошей обрабатываемости он отлично подходит для функциональных деталей, прототипов и моделей, требующих дополнительной обработки.

Преимущество перед PVA

-можно использовать при более высокой температуре печати (~ 230-250 ° C);

-материал хорошо сочетается с нитями ABS, ASA и подобными им;

-более жесткий структурный термопластик.

Когда следует использовать нить для 3D-принтера HIPS?

Для растворимых опор (особенно при использовании ABS).

Для деталей, требующих ударопрочности и гладкой поверхности.

При работе с моделями, которые будут окрашены или склеены.

Преимущества PVA и HIPS:

-Позволяют печатать модели со сложной геометрией и внутренними полостями;

-Обеспечивают легкое удаление поддержек без повреждения основной модели.

Недостатки:

-Высокая стоимость;

-Требуется два экструдера.

Лучшие области применения:

Многоматериальная 3Д-печать, сложные прототипы с мелкими деталями и поддержки для моделей со сложной геометрией.

Металлосодержащие филаменты

На рынке 3D-печати под названием «металлосодержащие филаменты» скрываются два принципиально разных класса материалов. Их объединяет только наличие металлического порошка в составе, но конечный результат, технология печати и область применения отличаются кардинально.

Тип 1. Декоративные (низкое содержание металла)

Это композитные материалы на основе PLA, PETG или ABS с добавлением небольшого количества металлического порошка — меди, бронзы, латуни, нержавеющей стали или алюминия.

Состав и свойства

Содержание металла: 10-30% по массе

Базовый полимер: PLA, PETG, ABS

Конечный результат: пластиковая деталь с металлическим внешним видом

Особенности печати:

Процесс практически не отличается от печати обычным PLA или ABS. Детали не требуют специального оборудования, а основная сложность заключается в правильной настройке ретракции из-за повышенной абразивности материала (рекомендуется использовать стальное сопло).

Области применения:

-арт-объекты и скульптуры

-бижутерия и украшения

-декоративные элементы интерьера

-косплей и реквизит

-прототипы для демонстрации внешнего вида

Тип 2. Спекаемые (высокое содержание металла)

Это инженерные материалы, предназначенные для получения полноценных металлических деталей через сложную двухэтапную постобработку. Базовый полимер здесь выполняет роль связующего, которое полностью выжигается на финальной стадии.

Состав и свойства

Содержание металла: 80–90% по массе

Конечный результат:деталь из чистого металла (99%+)

Процесс производства:

Печать-на обычном FDM-принтере (с использованием стального сопла).

Выжигание связующего-деталь помещается в печь с контролируемой атмосферой (до 500–600°C) для удаления полимерной составляющей.

Спекание-при температуре 1200–1400°C металлический порошок сплавляется в монолитную деталь.

Критически важные нюансы:

Усадка: при спекании деталь дает значительную анизотропную усадку — от 5% до 20% в зависимости от материала. Эти параметры необходимо компенсировать уже на этапе 3Д-моделирования, иначе готовая деталь не будет соответствовать заданным размерам.

Оборудование: для полноценного цикла требуется промышленная печь с программируемым температурным профилем и контролем атмосферы.

Готовые решения: существуют комплексные системы, такие как Raise3D MetalFuse, объединяющие принтер, станцию удаления связующего и печь для спекания https://clck.ru/3SnNKn. 

Области применения:

-функциональные металлические прототипы

-малосерийное производство (оптимально для серий до 100–200 единиц)

-оснастка и инструмент (захваты роботов, фикстуры, кондукторы)

-запчасти для промышленного оборудования

-крепежные элементы и метизы

-детали, работающие при высоких температурах или в агрессивных средах

Часто задаваемые вопросы 

Что лучше для моего проекта: PLA или PETG?

PLA проще в печати и предпочтителен для декоративных моделей. PETG больше подходит для функциональных изделий, подверженных нагрузкам или нагреву.

В каких случаях лучше использовать ABS, а в каких PETG?

Выбирайте ABS, когда важны термостойкость и возможность постобработки (например, сглаживание). Используйте PETG, когда нужны прочность, гибкость и простота печати.

Какие филаменты лучше использовать для разных задач?

Декоративные модели: PLA, древесные, металлосодержащие, шелковый PLA.

Функциональные детали: PETG, ABS, нейлон, PC.

Уличное применение: ASA.

Гибкие изделия: TPU, TPE.

Сложная геометрия / поддержки: PVA + PLA / PETG (двойная экструзия), HIPS + ABS.

Высоконагруженные детали (шестерни, подшипники): нейлон, PC, CF.

Высокие температуры (более 100°C): PEEK, PEKK, Ultem (PEI).

Что жестче: PLA или ABS?

PLA более жесткий и хрупкий. ABS, как правило, прочнее и устойчивее к ударам.

Как лучше хранить филаменты?

Храните в герметичных пакетах или контейнерах с силикагелем для предотвращения впитывания влаги, особенно это касается нейлона, TPU и PVA.

Заключение

Современная индустрия 3Д-печати активно развивается, и на рынке появляются новые усиленные материалы, такие как PLA-CF и PETG-HF. Эти композиты обладают улучшенной прочностью, точностью и тепловой стойкостью, что расширяет возможности для создания высокотехнологичных и прочных изделий.

Выбор правильного типа филамента существенно влияет на качество, функциональность и долговечность отпечатков. Будь то простые материалы, как PLA и ABS, или более продвинутые, как Carbon Fiber — все они имеют свои компромиссы и преимущества.

Знание типов и применений филаментов для 3Д-принтеров поможет вам точно и осознанно воплощать свои задумки независимо от вашего опыта.