3D nyomtató filament típusok

1,75mm-es filamentek

Elsőre ijesztőnek, már-már elrettentőnek tűnhet, hogy mennyi féle-fajta alapanyag létezik. De bízz bennem, nem olyan nehéz ezeket átlátni. Na, de nézzük is, hogy milyen fő csoportjaink lesznek:

Otthoni felhasználásra szánt 3D anyagok:

• PLA
• PETG
• TPU
• ABS
• ASA
• PVA

Professzionális 3D anyagok:

• Nylon/PA
• PC
• PEEK

Kezdjük a legelején, az otthoni felhasználásra szánt anyagoknál.

PLA (politejsav)

Otthoni felhasználásban talán ez egy egyik legelterjedtebb anyag típus. Ezt többek között annak is köszönheti, hogy meglehetősen könnyű nyomtatni. Ezen tulajdonság mellett nagy szerepet játszik a szín választék is. A legtöbb gyártónál megfigyelhető, hogy a legnagyobb színválaszték PLA-ból van, sőt sok esetben az un. "effektes" (márvány, sötétben világító, csillogó stb.) filamentek többsége is PLA.

Másik kedvező tulajdonsága, hogy "zöldebb", mint a legtöbb filament. Mármint nem színben, hanem abban, hogy ipari komposzt körülmények között, ha nem is nyomtalanul, de nagy részben képes lebomlani. Fontos kiemelnem, hogy csak IPARI és nem otthoni körülmények között.

Kedvező tulajdonságai mellett sajnos számos hátránya is van. Első, hogy nagyobb (akár már 50-60°C-os) hőmérsékleten hajlamos a deformációra, így ilyen környezetben ne használjuk. Ezen felül nem egy kimondottan ellenálló anyag. Viszonylag könnyen törik, nem túlzottan kopásálló, nem szereti a párát és az UV fényt sem.

Gyakran szobrokat, dísztárgyakat, kisebb tárolókat és bemutató modelleket nyomtatnak belőle.

Tételesen:

• Használata: Egyszerű
• Vetemedés: Nem jellemző/Minimális
• Nyomtatási hőmérséklet: 180-230°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 20-70°C
• Dobozolást igényel: Nem
• Jellemző felhasználási terület: Szobrok, dísztárgyak, kisebb tárolók, rendszerezők, bemutató darabok

PLA filamentek

PETG (polyethylene terephthalate glycol-modified)

Az ideális középút PLA és ABS között.

Jó tulajdonságai közé tartozik, hogy nyomtatást követően szinte minden szempontból tartósabb, mint a sima PLA. Némileg rugalmasabb, kevésbé törik, ütéseknek jobban ellenáll. Nyomtatást követően a felülete fényesebb, mint a sima PLA esetében, de fontos megjegyezni, hogy emiatt a karcok sokkal jobban látszódnak rajta.

Tárolásnál hasonlóan, mint a PLA esetében, figyleni kell rá, hogy nedvességtől és magas hőmérséklettől lehetőleg tartsuk távol.

Tételesen:

• Használata: Közepesen nehéz
• Vetemedés: Nem jellemző/Minimális
• Nyomtatási hőmérséklet: 220-245°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 55-80°C
• Dobozolást igényel: Nem
• Jellemző felhasználási terület: Funkcionális tárgyak, burkolati elemek

TPU, TPE (Thermoplastic Polyurethane Elastomer)

A flexibilis filament, mint szokták mondani.

Ez egy meglehetősen gumiszerű anyag, de még mielőtt elkezdenénk a nyomtatását jó, ha kicsit jobban szemügyre vesszük.

Akik aktívan nyomtatnak, azok biztos vagyok benne, hogy időről időre belefutnak olyan feladatba, aminél jó lenne, ha a nyomtatott modell kicsit rugalmasabb lenne. Ilyen lehet például egy RC autó gumija. Ebben az esetben szinte biztos, hogy TPU/TPE lesz a megfelelő választás, de az nem mindegy, hogy pontosan melyik, ugyanis meglehetősen sok fajta létezik.

Ahhoz, hogy megállapítsuk a számunkra ideális keménységet fontos ismernünk a Shore keménység skálát. Ennek a skálának 3 színtje van. "00", "A" és "D". A legtöbb flexibilis filament ezen skálákra teszi az anyag keménységét.

Shore skála (forrás)

Ezek a filamentek az esetek többségében Shore 80A és Shore 95A között mozognak. A fenti képről látható, hogy viszonylag puhától egy egészen kemény gumiig terjed ez a tartomány.

Ha tudjuk, hogy milyen keménységre van szükségünk, már csak egy kérdés maradt. Tudja-e nyomtatni a 3D nyomtatónk?

Sajnos a legtöbb nyomtató nem alkalmas TPU nyomtatására. Általánosságban elmondható, hogy az alábbi előfeltételekkel kell számolnunk:

• Direct drive (nyomtató fejnél az adagoló motor)
• Lehetőleg kerüljük a vezető (PTFE) csöveket
• Lassú nyomtatás

Tételesen:

• Használata: Nehéz
• Vetemedés: Nem jellemző/Minimális
• Nyomtatási hőmérséklet: 205-225°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 30-60°C
• Dobozolást igényel: Nem
• Jellemző felhasználási terület: Olyan modelleknél, ahol fontos a flexibilitás

ABS (Akrilnitril-butadién-sztirol)

Tartós, szívós, de nehéz nyomtatni. Leginkább így lehetne a legegyszerűbben leírni az ABS-t.

Az anyagnak számos pozitív tulajdonsága van. Ilyen például, hogy a PLA-val és PETG-vel szemben határozottan jobban ellenáll a hőnek és a surlódásnak is.

Ezzel szemben sajnos számos hátránya is van. Többek között könnyen vetemedik, emiatt egyáltalán nem ajánlott a tárgyhűtés és a nyomtatót is célszerű zárttá tenni. Továbbá igen magas hőmérsékleten történik a nyomtatás, emiatt fontos, hogy a nyomtató alkalmas legyen a nyomtatására. Itt nem feltétlen arra gondolok, hogy a fej és a tárgyasztal tudja-e az ABS nyomtatásához szükséges hőmérsékleteket, hanem arra, hogy a nyomtató fejben a torok milyen anyagból van. Sajnos jellemző, hogy ezt a pici alkatrészt egy PTFE csővel oldják meg, ami ilyen magas hőmérsékleten hajlamos az olvadásra/égésre. Ez hosszú távon dugulást fog okozni, arról nem is beszélve, hogy nem kevés nemkívánatos gáz is fel fog szabadulni. Ezen okok miatt célszerű metal/bimetal torkot használni.

Apropó, nem kívánatos gázok. Tudtad, hogy az ABS nyomtatása nem veszélytelen? Nyomtatás közben fontos, hogy a helyiség, amiben nyomtatunk, szellőztethető legyen, vagy a nyomtató tartalmazzon minimum egy aktív szenes szűrőt, de a legjobb egy HEPA szűrő lenne. Erre azért van szükség, mert az anyag olvadása közben több olyan gáz is felszabadul, ami hosszú távon egészség károsító.

Tételesen:

• Használata: Nehéz
• Vetemedés: Van/Jellemző
• Nyomtatási hőmérséklet: 225-250°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 80-110°C
• Dobozolást igényel: Igen és légszűrést is
• Jellemző felhasználási terület: Olyan modellek, ahol fontos az ellenállóság.

ASA (Acrylonitrile styrene acrylate)

Ha nem elég az ABS.

Erre az anyagra szinte ugyan az elmondható, mint az ABS-re. Az ASA annyiban tud többet, hogy jobban ellenáll az időjárásnak (UV-nak is), illetve strapabíróbb.

Emiatt a tulajdonságai miatt jellemzően kinti szabad levegőn és autó belterekben szokták használni.

Tételesen:

• Használata: Nehéz
• Vetemedés: Van/Jellemző
• Nyomtatási hőmérséklet: 225-250°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 80-110°C
• Dobozolást igényel: Igen és légszűrést is
• Jellemző felhasználási terület: Olyan modellek, ahol fontos az ellenállóság.

PVA (Polyvinyl alcohol)

Az alátámasztás minden esetben egy érdekes kérdés. Annak ellenére, hogy sokan nem szeretik, sajnos elengedhetetlen része a 3D nyomtatásnak. De mi a probléma vele? Sok esetben nehézkes eltávolítani, nyomot hagy maga után, és bizony olyan esetek is előfordulnak, hogy adott zárt téren belül kéne alátámasztást alkalmazni úgy, hogy valamilyen úton módon az így keletkezett felesleget ki kéne tudni onnan halászni. Ugye, hogy nem egyszerű.

Szerencsére ma már egyre több olyan gép van, ami egyszerre több anyagot tud kezelni, ennek köszönhetően van lehetőség akár külön támasz anyagot is nyomtatni. Nos, a fentebb említett PVA is ebbe a csoportba tartozik.

Előnye egyben hátránya is, de ne haladjunk ennyire előre. Miért is jó nekünk ez az anyag? A válasz nagyon egyszerű. Mert víz hatására oldódik. Ennek következtében, ha a kész modellt berakjuk egy kis vízbe, akkor a PVA alátámasztás nagyon szépen nyom nélkül leoldódik. Ebből már könnyű kikövetkeztetni, hogy bizony ez lesz a hátránya is, mert tárolásnál nagyon érzékeny a levegőben lévő páratartalomra is, emiatt nagyon könnyen tönkremehet.

Tételesen:

• Használata: Közepesen nehéz
• Vetemedés: Nem jellemző/Minimális
• Nyomtatási hőmérséklet: 200-230°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 20-70°C
• Dobozolást igényel: Nem
• Jellemző felhasználási terület: Alátámasztások

Flashforge filamentek

Ezzel el is érkeztünk az általános felhasználású anyagok végére, úgyhogy a teljesség igénye nélkül következzenek az ipari/professzionális anyagok.

Nylon/PA (Polyamide)

PA azaz Polyamide (közismertebb nevén nylon) nyomtatása nem könnyű, de megéri.

A többi anyaghoz képest kimagasló tulajdonságokkal rendelkezik a szakító szilárdság és a kopás állóság tekintetében. Ahol elfogy az ABS/ASA ott kap helyet a PA. Fontos lehet még, hogy növeljék az anyag ellenálló képességét, gyakra karbon- és üvegszálakat kevernek hozzá. Ezen okok miatt 0,6mm-es edzett acél (hardened steel) fúvóka javasolt a használatához.

Árnyoldala, hogy könnyen vetemedik, magas hőmérsékleten kell nyomtatni és nagyon érzékeny a külső páratartalomra. Az utóbbi ok miatt érdemes páramentesen elzárva tartani.

Tételesen:

• Használata: Nehéz
• Vetemedés: Van/Jellemző
• Nyomtatási hőmérséklet: 280-300°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 70-90°C
• Dobozolást igényel: Igen
• Jellemző felhasználási terület: Alkatrészek, burkolati elemek, szerelvények

PC (Polycarbonate)

Egy masszív, hőálló és egyben átlátszó anyag. Ezen tualjdonságai miatt sok esetben az üveg helyettesítőjeként szoktak rá hivatkozni. Ennek köszönhetően búvármaszkok, fényszórók búráihoz is erőteljes szeretettel használják.

Ezen felül persze sok más felhasználása is van. Gyakran látni, hogy más anyagokhoz keverik, ezzel kedvezőbbé téve némely tulajdonságát, ilyen lehet például az ütésállóság is, ha ABS-t kevernek hozzá. Persze ilyenkor sok esetben az átlátszóság láthatja ennek kárát.

A PC anyaggal nyomtatott alkatrészek még a hidegben is (akár -20 °C-ig) megőrzik jó ellenálló képességüket. Jó tulajdonságai közé tartozik, hogy jó elektromos szigetelő, nyomtatás után ellenálló a vízzel szemben (akár a gőzsterilizálást is kibírja).

Tárolni száraz, hűvös helyen érdemes.

Tételesen:

• Használata: Nehéz
• Vetemedés: Jellemző
• Nyomtatási hőmérséklet: 250-280°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 100-120°C
• Dobozolást igényel: Igen
• Jellemző felhasználási terület: Átlátszó és hőálló alkatrészek

PEEK (Polyether ether ketone)

Azt hiszem, hogy ebből a listából ez lesz az az anyag, amit a legkevesebben fognak nyomtatni. Nem feltétlen az ára miatt (bár ez sem elhanyagolandó), hanem azért, mert ehhez már olyan gép is kell. Olvadási hőmérséklete 370°C fok környékén van, ebből is látszik, hogy ebből a listából ez az anyag képes a legnagyobb hőmérsékletnek ellenállni. Ezen felül fontos, hogy dobozolt legyen a gép és az sem hátrány, ha van kabin fűtés.

Pozitív tulajdonságai közé tartozik, hogy ellenáll a korrozív folyadékoknak, gázoknak és a nagy nyomásnak is.

Üvegszállal vagy karbonnal kombinálva a nyomtatás közbeni vetemedés is visszább fogható, arról nem is beszélve, hogy ellenállóbbá teszik az anyagot.

Tételesen:

• Használata: Nehéz
• Vetemedés: Jellemző
• Nyomtatási hőmérséklet: 350-400°C
• Tárgyasztal hőmérséklet: 100-120°C
• Dobozolást igényel: Igen
• Jellemző felhasználási terület: Könnyű súlya és magas ellenállósága miatt, repülőiparban és autóiparban használják.

Nyomtatás közben

Persze tudom nagyon jól, hogy ez a lista közel sem teljes, de arra jó, hogy egy kis ízelítőt adjon afelől, hogy milyen filamentek léteznek. Fontos még kiemelnem, hogy sok esetben gyártó és gyártó között is van eltérés, így egy típusból érdemes lehet 2-3 gyártót is kipróbálni.

Remélem tudtam segíteni.

Én András voltam, találkozunk a legközlebb is!