Объяснение нитей для 3D-принтеров

Как правильно выбрать нить

После того, как вы выберете 3D-принтер, первое решение, которое вам нужно будет принять, — это тип нити, которую вы хотите использовать. Существует несколько десятков разновидностей, даже если не принимать во внимание многочисленные цвета, которые они бывают. Пробираясь сквозь них, можно увидеть ряд названий, звучащих химически: например, полимолочная кислота, поливиниловый спирт, углеродное волокно и термопластичные эластомеры. Они имеют головокружительное разнообразие акронимов, среди которых ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA и PCTPE. Но пусть вас не смущает этот алфавитный суп. Широко используются только несколько типов, и производители, как правило, избегают чрезмерно вычурных прозвищ в пользу более описательных названий, намекающих на важное качество нити, такое как гибкость (например, NinjaTek от Ninjaflex и Polyflex от Polymaker) и прочность (Makerbot, XYZprinting). , а Ultimaker все рыночные нити называются Tough PLA).

Основы нити

Нити, используемые в 3D-печати, представляют собой термопласты, то есть пластмассы (также известные как полимеры), которые плавятся, а не горят при нагревании, им можно придавать форму и форму, а при охлаждении они затвердевают. Нить подается в нагревательную камеру в узле экструдера принтера, где она нагревается до точки плавления, а затем выдавливается (впрыскивается) через металлическое сопло по мере движения узла экструдера, отслеживая путь, запрограммированный в файле 3D-объекта для создания, слой за слоем печатный объект. Хотя большинство 3D-принтеров имеют один экструдер, существуют модели с двумя экструдерами, которые могут печатать объект разными цветами или разными типами нити.

Процесс печати пластиковой нитью называется либо изготовлением плавленой нити (FFF), либо моделированием методом наплавления (FDM). Это одно и то же; аббревиатура FDM является торговой маркой пионера 3D-печати Stratasys Corp., поэтому другие производители создали свои собственные имена для описания технологии своих принтеров; FFF - это то, что прижилось. Даже сегодня, за исключением брошюр некоторых производителей, вы увидите, что названия используются взаимозаменяемо.

Нить продается в катушках весом от 0,5 кг до 2 кг. Нить бывает двух толщин: 1,75 мм и 3 мм. (Последний на самом деле немного тоньше, около 2,85 миллиметра.) Подавляющее большинство нити имеет диаметр 1,75 миллиметра; Ultimaker и LulzBot — одни из немногих производителей, чьи принтеры используют более толстый формат. Вес почти всегда указывается в метрических единицах.

Теперь давайте рассмотрим несколько наиболее популярных и важных типов нитей.

Динамический дуэт: ABS и PLA

На сегодняшний день наиболее распространенными типами нитей являются акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) и полимолочная кислота (PLA). Большинство основных 3D-принтеров предназначены исключительно для использования этих нитей. Отчасти их привлекательность заключается в том, что они относительно недорогие, всего 20 долларов за килограмм.

Пусть вас не смущает громоздкое химическое название ABS; это тот же пластик, который используется в Lego. Предметы, напечатанные из АБС-пластика, прочны, долговечны и нетоксичны. Он имеет относительно высокую температуру плавления, температура печати колеблется от 210 до 250 градусов по Цельсию. Нижние углы объектов, напечатанных с помощью ABS, имеют тенденцию немного загибаться вверх, особенно если вы используете ненагреваемую печатную платформу. Во время печати ABS может издавать едкий неприятный запах, поэтому его лучше всего использовать на принтере с закрытой рамой в хорошо проветриваемом помещении.

PLA имеет относительно низкую температуру плавления, с допустимыми температурами от 180 до 230 градусов по Цельсию. Он растительного происхождения и биоразлагаем. Он тверже, чем ABS, печатает без коробления и, как правило, с ним легко работать, хотя в редких случаях он может вызвать заедание экструдера. PLA часто используется в качестве основного материала для более экзотических композитных материалов, о которых мы поговорим чуть позже.

Нейлон

Нейлон — невероятно универсальный синтетический материал, разработанный в 1930-х годах, который нашел применение во всем: от зубных щеток до парашютов, от шин до чулок, а теперь и от нити для 3D-принтеров. По своей сути это полимер или пластик (точнее, семейство пластиков). Он прочный и долговечный, но гибкий и является одним из самых дешевых нитей для 3D-печати. Он плавится при более высокой температуре (около 240 градусов по Цельсию), чем большинство нитей. Не все 3D-принтеры рассчитаны на такое тепло — некоторые обычно используемые вещества в экструдере выделяют пары при такой температуре. Как и в случае с ABS, объекты, напечатанные из нейлона, имеют тенденцию к деформации, которую можно уменьшить, используя нагретую печатную платформу.

Гибкая нить

TPE (или термопластичные эластомеры) — это термопласты с высокой эластичностью (хотя все еще далекие от, скажем, резиновых лент); объекты, напечатанные с их помощью, относительно гибкие. Одним из распространенных типов TPE является термопластичный полиуретан (TPU), популярным примером которого является NinjaFlex.

Растворимые нити: HIPS и PVA

Одна из самых запоминающихся аббревиатур HIPS означает ударопрочный полистирол. HIPS имеет умеренную цену, легкий вес, его можно шлифовать, склеивать и окрашивать акриловыми красками. Он похож на ABS, за исключением того, что HIPS растворяется в лимонене, растворителе на основе цитрусовых, что делает его хорошим выбором при печати из второго материала (например, ABS или PLA) на принтере с двойным экструдером в качестве вспомогательного материала. которые могут быть растворены после печати. Он также хорошо печатает сам по себе и является нитью, рекомендованной LulzBot для своего мини-3D-принтера LulzBot (на Amazon Canada), который получил наш выбор редакции. Растворимая нить MakerBot также состоит из HIPS.

Другой растворимый филамент — ПВС (поливиниловый спирт), который легко растворяется в воде. ПВС не имеет запаха, нетоксичен и биоразлагаем. Он имеет низкую температуру плавления и при перегреве может заклинить сопло экструдера. Он часто используется в качестве вспомогательного материала в принтерах с двойным экструдером; Я протестировал Ultimaker 3 (на Amazon Canada), распечатав тестовый объект — коробку внутри коробки — используя PLA для самих коробок и PVA в качестве поддержки. После того, как объект был напечатан, я погрузил его в теплую воду, и PLA постепенно растворился, оставив пару вложенных коробочек.

Композитные нити

Композитные нити имеют основу из PLA или другого термопластика, в который вмешаны частицы, порошки или хлопья других материалов. Некоторые из них представляют собой смеси древесины, другие включают песчаник или известняк, а третьи содержат различные виды металлов, включая железо, алюминий, латунь, бронзу и медь. Эти нити приобретают некоторые свойства материалов, с которыми они были смешаны. Другой популярный композит — углеродное волокно; объекты, напечатанные из него, берут на себя часть прочности волокна. Недостатком этих композитных нитей является то, что они стоят значительно дороже, чем некомпозитные.

Помимо пластиковой нити: печать на основе смолы

С сегодняшним распространением принтеров FFF легко упустить из виду тот факт, что на рынке есть модели, основанные на других технологиях, в которых не используется нить. Главным среди них является стереолитография (также известная как SLA), первая технология 3D-печати, которая была разработана и которая позволяет получать очень подробные отпечатки с высоким разрешением. Ценники на SLA-принтеры для коммерческого использования могут достигать пяти (и даже шести) цифр, но мы видели и более дешевые модели, подходящие для любителей и ремесленников.

При SLA-печати ультрафиолетовый лазер отслеживает форму печатаемого объекта слой за слоем на чувствительной к ультрафиолетовому излучению смоле (также известной как фотополимер или фотополимерная смола), помещенной в лоток или ванну, и смола, подвергающаяся воздействию лазера, затвердевает. для формирования печатного объекта. Смолы поставляются в бутылках объемом 500 миллилитров и 1 литр, а цены производителей принтеров начинаются примерно со 100 долларов за литр. Некоторые производители формулируют смолы с учетом прочности, гибкости, жесткости и других качеств, и такие смолы, как правило, продаются по более высокой цене. Смолы пострадали от ограниченной цветовой палитры и, как правило, были ограничены черным, серым, белым и прозрачным, хотя в последнее время стали доступны некоторые более яркие и металлические смолы.

DLP — это форма стереолитографии, в которой вместо лазера в качестве источника света используется проектор, использующий видимый свет вместо ультрафиолетового. Проектор, в котором используется технология DLP (Digital Light Processing) от Texas Instruments, проецирует серию изображений в ванну с фотополимерной смолой, аналогичной смолам, используемым в SLA-печати для построения объекта слой за слоем.

Теперь, когда вы знаете все, что вам нужно о самых популярных филаментах, вы захотите прочитать наше руководство по покупке 3D-принтеров, которое включает обзоры лучших моделей, которые мы недавно тестировали. Вы также можете узнать, что один из первых пользователей сказал о том, как он научился печатать в 3D.