Materiały, używane do druku 3D w technologii FFF/FDM zwane są filamentami. W tej technologii występują one jako cienka żyłka nawinięta na szpulę. Grubość żyłki występuje przeważnie w dwóch rozmiarach – 1,75 mm oraz 2,85 mm.
Jest to specjalne tworzywo termoplastyczne, które poddaje się topieniu w głowicy ekstrudera. Proces drukowania polega na osadzaniu topionego filamentu warstwa po warstwie według obrysu modelu 3D przetworzonego przez oprogramowanie. Po naniesieniu warstwy materiał studzi się i utwardza, a stół roboczy opuszcza się o wysokość warstwy, robiąc miejsce na kolejną. Występuje wiele rodzajów filamentów, a w dzisiejszym artykule postaramy się przybliżyć Wam te podstawowe, które są najbardziej popularne.
Dobór odpowiedniego filamentu do konkretnego wyrobu zależy od wielu czynników. Przed wydrukowaniem modelu należy zadać sobie pytanie – jakich właściwości oczekujemy od wydruku?
Następnie na tej podstawie możemy dobrać odpowiedni filament, który w największym stopniu będzie spełniał nasze wymagania.
- Zaczniemy od najpopularniejszego ze wszystkich materiałów, czyli filamentu PLA. Inaczej nazywany poliaktydem – kwas polimlekowy, tworzywo sztuczne na bazie roślinnej, które zwykle wykorzystuje skrobię kukurydzianą lub trzcinę cukrową jako surowiec. Materiał ten jest biodegradowalny, z czego między innymi wynika jego duża popularność. Wpływ na nią ma również fakt, że filament ten jest jednym z najmniej wymagających filamentów pod kątem umiejętności i doświadczenia w druku 3D. PLA ma dobrą wytrzymałość na rozciąganie, ale jest mniej elastyczne i bardziej kruche w porównaniu do innych materiałów, takich jak np. nylon. Z tego powodu, może nie być odpowiednie do drukowania elementów, które będą narażone na duże obciążenia mechaniczne. Filament PLA ma gładką powierzchnię i jest dostępny w szerokiej gamie kolorów. Jest idealny do drukowania dekoracyjnych przedmiotów, prototypów i modeli.
- ABS to kolejny popularny filament stosowany w druku 3D. Charakteryzuje się dobrą wytrzymałością mechaniczną, co oznacza, że drukowane przedmioty będą odporne na uderzenia i wyginanie. Jest bardziej wytrzymały i odporny na wysoką temperaturę niż PLA, ale mniej elastyczny. ABS ma właściwości, które pozwalają na obróbkę po druku, taką jak szlifowanie, malowanie i klejenie przy użyciu acetonu. To czyni go atrakcyjnym dla projektów, które wymagają dodatkowego wykończenia lub montażu. Warto zauważyć, że drukowanie z filamentem ABS może być bardziej wymagające w porównaniu do innych materiałów. Poprzez swój skurcz wymaga stabilnej drukarki 3D, odpowiednich ustawień temperatury i dobrze wentylowanego otoczenia.
- Przejdziemy teraz do filamentu PETG (polietylenotereftalan glikolu). Kolejny popularny materiał, charakteryzuje się dobrą wytrzymałością mechaniczną, jest bardziej elastyczny i wytrzymały od PLA. Ma większą odporność na uderzenia i złamanie, co czyni go bardziej odpowiednim do drukowania przedmiotów, które będą narażone na obciążenia. PETG jest odporny na działanie wielu chemikaliów, a także wilgoci, co sprawia, że jest odpowiedni do drukowania przedmiotów, które będą miały kontakt z wodą lub innymi substancjami chemicznymi. Filament ten jest dostępny również w wersji przezroczystej. Warto pamiętać, że drukowanie z PETG może także wymagać nieco większej precyzji i doświadczenia w porównaniu do PLA.
- Kolejnym popularnym materiałem jest filament PA12, znany również jako nylon PA12 (poliamid 12). Zaczniemy od tego, że jest to jedna z najwytrzymalszych odmian nylonu stosowanych w druku 3D. PA12 jest odporny na wiele chemikaliów, takich jak oleje, smary, rozpuszczalniki i paliwa. Charakteryzuje się dobrą odpornością na wysoką temperaturę. Może wytrzymać temperatury do około 150-160°C, co czyni go bardziej odpornym na ciepło niż inne filamenty. Nylon PA12 jest wodoodporny i bardziej elastyczny niż inne odmiany nylonu. Jest on jednak dość wymagającym materiałem do drukowania 3D i może wymagać specjalnych ustawień drukarki, takich jak podgrzewany stół roboczy i odpowiednie parametry temperatury głowicy oraz komory drukarki.
- Nylon występuje również jako nylon PA12+GF15 – to specjalna odmiana wzmocniona 15% włóknem szklanym. Ta kombinacja dodaje filamentowi dodatkowe właściwości i wzmacnia jego strukturę. Dzięki dodatkowi włókna szklanego, filament ma znacznie większą wytrzymałość mechaniczną niż standardowy nylon PA12. Jest bardziej sztywny i odporny na obciążenia, ciepło, może utrzymywać swoje właściwości mechaniczne w wyższych temperaturach. Dodatek włókna szklanego wpływa również na wzmacnianie odporności chemicznej filamentu. Dzięki jego obecności, nylon PA12+GF15 jest bardziej wytrzymały na ścieranie, co czyni go odpowiednim do zastosowań, które wymagają wysokiej trwałości i odporności na zużycie. Filament ten jest więc popularny w przemyśle, gdzie potrzebna jest wytrzymała i sztywna konstrukcja, tzn. elementy funkcjonalne, narzędzia, osłony, itp.
- Oprócz nylonu wzmocnionego włóknem szklanym, popularnością cieszy się również nylon PA12+CF15 wzmocniony włóknem węglowym, które poza lepszą wytrzymałością, podobnie jak w przypadku włókna szklanego, jest także znacznie lżejsze niż wiele innych wzmocnień, dzięki czemu filament nylon PA12+CF15 oferuje doskonałą wytrzymałość przy zachowaniu niskiej masy. To czyni go atrakcyjnym w przypadku aplikacji, gdzie waga ma znaczenie. Filament nylon PA12+CF15 jest więc popularny w przemyśle, gdzie wymagane są wytrzymałe i lekkie konstrukcje, takie jak komponenty lotnicze, części samochodowe, narzędzia, itp.
- Ostatnim już filamentem, jaki przedstawimy, jest filament TPU (termoplastycznego poliuretanu). Charakteryzuje się wysoką elastycznością, co oznacza, że drukowane przedmioty będą miały właściwości gumowe. Materiał może być rozciągany i zginany bez trwałego odkształcenia. Pomimo elastyczności, TPU ma również dobrą wytrzymałość mechaniczną. Drukowane przedmioty będą odporne na obciążenia i uderzenia. Filament ten jest odporny na wiele chemikaliów, ma wysoką odporność na zużycie – przedmioty będą miały długą żywotność, nawet w przypadku intensywnego użytkowania. TPU jest odporne na działanie warunków atmosferycznych, w tym na działanie UV. Może być stosowany w aplikacjach zewnętrznych, które będą narażone na działanie słońca i czynniki atmosferyczne. Drukowanie z tym filamentem wymaga zazwyczaj dużej wprawy i eksperymentowania z ustawieniami drukarki. Znajduje on zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak tworzenie uszczelek, elementów ochronnych, elementów elastycznych, obuwia, prototypów i wiele innych aplikacji wymagających elastyczności i wytrzymałości.
Materiały które przedstawiliśmy w tym artykule są jednymi z najpopularniejszych materiałów, ze względu na swoje właściwości, jednak wachlarz filamentów wykorzystywanych w druku 3D w technologii FFF/FDM jest bardzo duży. Tak jak wspomnieliśmy na początku, dobór odpowiedniego filamentu zależy od wiele czynników. Należy przede wszystkim określić do czego dany przedmiot będzie nam służył, czy będzie musiał wytrzymać w specjalnych warunkach, czy będzie narażony na różne siły zewnętrzne. Po rozmowie z klientem jesteśmy w stanie zaproponować najbardziej odpowiedni materiał dla danego wyrobu.
Jeśli macie jakieś pytania odnośnie poszczególnych filamentów, zachęcamy do kontaktu, bardzo chętnie rozwiejemy wszelkie wątpliwości.