Пластики для 3D печати: сравнение PLA, ABS, PET/PETG, HIPS, PP, ASA, nGen, PC-ABS, Flex, нейлона и композитов
| Какой материал выбрать для своего распечатка и на что обратить внимание при печати? |
|---|
Филаменты для 3D печати в катушках
На рынке материалов для FDM печати представлено несколько видов пластиков, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками, используется для печати определенных моделей и требует отличных настроек принтера перед печатью. В данной статье речь пойдет о ключевых и самых популярных расходных материалах для настольной FDM печати.
О материале
Где используется PLA?
Настройки принтера Prusa для печати из PLA
ABS
О материале
Где используется ABS?
Настройки принтера Prusa для печати из ABS
PET/PETG
О материале
Где используется PET/PETG?
Настройки принтера Prusa для печати из PET/PETG
HIPS
О материале
Где используется HIPS?
Настройки принтера Prusa для печати из HIPS
PP
О материале
Где используется PP?
Настройки принтера Prusa для печати из PP
ASA
О материале
Где используется ASA?
Настройки принтера Prusa для печати из ASA
nGen
О материале
Где используется nGen?
Настройки принтера Prusa для печати из nGen
PC-ABS
О материале
Где используется PC-ABS?
Настройки принтера Prusa для печати из PC-ABS
Flex
О материале
Где используется Flex?
Настройки принтера Prusa для печати из Flex
Нейлон
О материале
Где используется нейлон?
Настройки принтера Prusa для печати из нейлона
Композиты
О композитах
Где используются композиты?
Настройки принтера Prusa для печати из композитов
PLA (polylactic acid, или полилактид) — это самый широко используемый филамент. Его основные преимущества — простота в использовании, прочность, биоразлагаемость и универсальность (низкий уровень термического расширения пластика позволяет печатать большие модели практически без деформации, а низкая температура плавления — около 175 °C — позволяет печатать маленькие объекты). Как и ABS пластик, речь о котором пойдет ниже, PLA можно неоднократно плавить и кристаллизировать без выраженных ухудшений свойств материала.
Недостатком PLA является его хрупкость — PLA распечатки легко сломать. А низкая температура плавления данного материала означает низкую термостойкость — PLA распечатки не рекомендуется подвергать воздействиям температур выше 60 °C. В комбинации с биоразлагаемостью и скромной УФ-стойкостью, низкая температура плавления полилактида мешает использованию и хранению PLA распечатков на открытом воздухе и под прямым воздействием солнечных лучей.
Кроме того, постобработка PLA довольно сложная: для растворения этого пластика вам понадобятся такие химикаты, как хлороформ или горячий бензол. Если при печати ABS для соединения нескольких деталей можно обработать нужные участки ацетоном, то с PLA для этих целей придется использовать клей. Для постобработки поверхности PLA распечатка и приданию ей гладкости придется прибегнуть к мокрой шлифовке: вода предотвратит нагревание материала от трения и, как следствие, его плавление.
Минимальная высота слоя, рекомендуемая при печати PLA, составляет 50 микрон.
PLA чаще всего применяют для печати концептуальных моделей, прототипов, игрушек с низким уровнем износа и т. д. Несмотря на то, что PLA является биоразлагаемым материалом безопасным для хранения в нем пищи и напитков, есть и пить из PLA предметов все же не рекомендуется, так как в углублениях на поверхности распечатка могут скапливаться бактерии. Во избежание этого, можно обработать распечаток безопасным для пищевых продуктов покрытием.
Перед печатью из PLA разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 215 °C.
Температура платформы: от 50 °C до 60 °C.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью!
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличный PLA филамент. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
ABS (acrylonitrile butadiene styrene, или акрилонитрилбутадиенстирол) — очень прочный и универсальный материал с высокой термостойкостью. Так же, как и PLA, этот пластик представляет собой термопластический полимер, который можно неоднократно плавить и кристаллизировать без видимого ущерба для его свойств. Одно из существенных отличий ABS от PLA заключается в том, что для плавки ABS требуется более высокая температура, но именно эта высокая температура плавления дает ABS распечаткам большее тепловое сопротивление (ваши распечатки будут выдерживать температуры до 98 °C). Распечатки из ABS пластика можно использовать и хранить как дома, так и на улице. Именно из ABS пластика сделан всеми любимый конструктор LEGO!
Еще одно преимущество ABS — его растворимость в ацетоне. Если вы хотите придать распечаткам гладкую поверхность вместо типичной для FDM печати ребристой поверхности с отличимыми слоями, то с ABS вы легко сможете это сделать, обработав распечаток парами ацетона. Также обработка поверхности ацетоном позволит вам соединять вместе разные распечатки и их части. Растворители PLA пластика гораздо менее безобидные, чем ацетон, поэтому у PLA распечатков постобработка выглядит куда сложнее.
В состав ABS входит износостойкий синтетический каучук, что делает материал довольно крепким и ударопрочным.
Теперь пару слов о недостатках. ABS пластик страдает от усадки при охлаждении. То есть ваш распечаток может сжиматься при понижении температур, отрываться от платформы печати (даже при ее нагреве до 100 °C) и деформироваться, что, естественно, негативно сказывается на качестве распечатка. Старайтесь держать принтер в теплых помещениях при печати из ABS, особенно если вы собираетесь печатать большую модель.
Еще один минус ABS — это неприятный запах при плавлении. Принтер нужно обязательно держать в хорошо проветриваемом помещении либо придумать для него какую-нибудь изоляционную камеру.
ABS используется в тех случаях, когда прочность распечатка имеет значение. ABS гораздо крепче PLA. Также стоит отдать предпочтение ABS, если вы будете хранить распечаток на открытом воздухе или при высоких температурах. ABS часто используется для создания архитектурных и концептуальных моделей, запасных частей (например, в салон автомобиля), кейсов для смартфонов и т. д.
Перед печатью из ABS разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 255 °C.
Температура платформы: от 80 °C до 110 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью!
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличный ABS филамент. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
PETG (polyethylene terephthalate glycol, или полиэтилентерефталат-гликоль) — очень прочный материал с хорошим термическим сопротивлением и крепким склеиванием слоев. Распечатки из этого материала можно использовать и хранить как дома, так и на открытом воздухе. При печати из PETG практически отсутствует деформация модели, поэтому данный материал смело можно использовать для печати крупных объектов. Также PETG — довольно эластичный материал, что уменьшает риск поломки модели под давлением.
При производстве в PET часто добавляется гликоль (отсюда и появляется буква G в названии), что делает материал более простым в использовании при печати, менее хрупким и делает полупрозрачные разновидности материала более прозрачными и чистыми.
Одно из свойств PETG — низкое тепловое расширение, что уменьшает вероятность того, что распечаток отклеится от платформы и деформируется во время печати, поэтому нет нужды использовать изоляционные камеры, как в случае с ABS.
Теперь о минусах. В отличие от PLA или ABS, PETG имеет тенденцию просачиваться из экструдера в ненужных местах и может оставлять ненужные нити пластика на распечатке. Для решения этой проблемы нужно поэкспериментировать с настройками температуры экструдера и/или увеличить ретракцию, а сам готовый распечаток можно быстро огреть термофеном. PETG, как и PLA, не растворяется ацетоном, что усложняет постобработку. PETG распечатки можно легко поцарапать.
PETG широко применяют для печати механических деталей и других объектов, где прочность имеет большое значение.
Перед печатью из PET/PETG разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 240 °C.
Температура платформы: от 80 °C до 100 °C.
Обработка платформы: не используйте изопропиловый спирт для чистки платформы перед печатью из PET/PETG, иначе ваш распечаток может довольно крепко прилипнуть к платформе. Лучше использовать любое средство для чистки окон. Если ничего, кроме изопропилового спирта, у вас под рукой нет, то обработайте платформу клеем после чистки, чтобы снизить риск прилипания модели к платформе.
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличный PET/PETG филамент. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
HIPS (high impact polystyrene, или ударопрочный полистирол) — это высокопрочный пластик с высокой термостойкостью. Он прост в использовании и при печати ведет себя как ABS. Но как и ABS, HIPS при нагреве продуцирует неприятный запах, а модели из этого материала при охлаждении могут деформироваться и отставать от платформы.
HIPS — универсальный и надежный материал, из которого получаются гладкие слои. Растворяется HIPS с использованием лимонена.
HIPS подходит для печати механических деталей и производства термостойких объектов. HIPS также широко используется для создания игрушек, упаковок, вывесок.
Перед печатью из HIPS разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 220 °C.
Температура платформы: от 80 °C до 110 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью!
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличный HIPS филамент. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
PP (polypropylene, или полипропилен) — это эластичный и прочный материал с отличными физическими и механическими характеристиками, из которого получаются прочные и долговечные предметы.
PP — физиологически инертный материал, который может вступать в контакт с пищевыми продуктами. Изделия из PP применяют на пищевых заводах, кухнях, пекарнях и т. д. PP распечатки легко чистятся благодаря устойчивости ко многим химическим растворителям и кислотам. Однако, как раз из-за этой химической стойкости склеивание распечатков из полипропилена практически невозможно, поэтому соединять разные детали в единый объект будет весьма проблематично.
Огромный минус PP — это, как и у ABS с HIPS, усадка при охлаждении и деформация распечатков. Решение проблемы — создание для принтера изоляционной камеры для печати, в которой поддерживается высокая температура.
PP используется для создания термостойких и прочных объектов.
Перед печатью из PP разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 254 °C.
Температура платформы: от 95 °C до 100 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью! Перед печатью можно наклеить на платформу скотч для лучшего сцепления распечатка с платформой.
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличный PP филамент. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
ASA (acrylonitrile-styrene-acryl, или акрилонитрил-стирол-акрил) по своим свойствам очень похож на ABS. Его главные преимущества перед ABS — повышенная устойчивость к УФ-излучению и погодным условиям, а также стабильность размеров распечатка. ASA сохраняет блеск, цвет и механические свойства при хранении и использовании на открытом воздухе. Для достижения гладкой поверхности можно обрабатывать распечатки ацетоном.
Как и у ABS, минусами ASA являются неприятный запах при пиролизе и скручивание распечатков при охлаждении. ASA может быть немного гигроскопичным — перед печатью рекомендуется просушить материал.
ASA широко используется для производства механических деталей. Его устойчивость к разным погодным условиям делает его пригодным для печати наружных частей транспортных средств, деталей уличной мебели и вывесок.
Перед печатью из ASA разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 270 °C - 280 °C.
Температура платформы: от 100 °C до 110 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы. В некоторых случаях необходимо добавить к цифровой модели края в Slic3r Prusa Edition для улучшения сцепления модели с платформой.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью!
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличные ASA пластики. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
nGen — материал с низким содержанием стирола, разработанный colorFabb на основе полимера Eastman Amphora™ AM3300 3D. У этого материала несколько преимуществ: это и практически полное отсутствие неприятного запаха при пиролизе, и высокая термостойкость (почти в 2 раза более термостойкий, чем PLA), и размерная стабильность созданных из него распечатков. nGen позволяет получать стабильный поток материала даже при более низких температурах нагрева экструдера, чем у прочих полимеров, и позволяет работать с более широким диапазоном температур, производя неизменно качественные и прочные распечатки.
Благодаря уникальной комбинации относительно низких температур термического разложения nGen с его высокой термостойкостью, материал применяется для создания функциональных, прочных и термостойких изделий. Из nGen можно создавать распечатки с красивой глянцевой поверхностью.
Перед печатью из nGen разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 240 °C.
Температура платформы: от 80 °C до 100 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы.
Обработка платформы: не используйте изопропиловый спирт для чистки платформы перед печатью из nGen, иначе ваш распечаток может довольно крепко прилипнуть к платформе. Лучше использовать любое средство для чистки окон. Если ничего, кроме изопропилового спирта, у вас под рукой нет, то обработайте платформу клеем после чистки, чтобы снизить риск прилипания модели к платформе.
Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
PC-ABS (polycarbonate ABS, или поликарбонат ABS) — усовершенствованная версия традиционного ABS пластика. По сравнению с классическим ABS, этот материал более прост в обработке и обладает большей прочностью, жесткостью и термостойкостью.
Распечатки из PC-ABS отличаются четкими деталями и отличным качеством поверхности.
PC-ABS часто используется для создания прочных пластиковых деталей, например, каркасов для телевизоров и компьютеров, а также для создания функционирующих прототипов и оснасток. Данный термопластик часто применяют в мелкосерийном производстве.
Инженеры и дизайнеры используют PC-ABS для изготовления прототипов электроинструментов, производства промышленного оборудования и других сложных задач. Прочные и термостойкие прототипы из PC-ABS отлично имитируют свойства конечных продуктов. При печати из PC-ABS можно создать растворимые поддержки к модели, что позволит напечатать модели с глубокими полостями.
Благодаря своей прочности и термостойкости PC-ABS идеально подходит для печати корпусов бытовой техники, ручек, разъемов, вентиляторов и турбин.
Перед печатью из PC-ABS разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 270 °C - 280 °C.
Температура платформы: от 100 °C до 110 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью!
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличные PC-ABS пластики. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
Flex — очень прочный и эластичный материал. Слои Flex крепко схватываются. Flex обладает отличным сопротивлением стиранию, сохраняет эластичность даже при низких температурах и является устойчивым к воздействию многих растворителей.
При охлаждении распечатка Flex усаживается не сильно, поэтому из него удобно печатать модели высокой точности.
Печатать из Flex рекомендуется медленно.
Flex отлично подходит для печати эластичных объектов, например, кейсов для телефонов, корпусов для экшн камер или колес для радиоуправляемых машинок. FLEX применяется как для быстрого прототипирования, так и для мелкосерийного производства готовый изделий.
Перед печатью из Flex разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 230 °C. Прежде чем начать печать из Flex, нужно тщательно очистить экструдер от предыдущего материала. Загрузите в принтер PLA и разогрейте экструдер, чтобы удалить любой оставшийся материал. При загрузке нити Flex ослабьте винты экструдера. Имейте в виду, что при печати из Flex, функция автоматической замены нити может работать неправильно.
Температура платформы: от 50 °C до 65 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью! Перед печатью можно наносить на платформу клей-карандаш, так как некоторые виды Flex слишком крепко сцепляются с платформой, и при отделении распечатка от платформы могут повредить ее покрытие.
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличный Flex. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
Нейлон — материал с высокой износоустойчивостью и термостойкостью. Распечатки из нейлона получаются довольно прочные (их прочность сравнима с аналогами, произведенными с помощью литья под давлением). Все потому, что слои нейлона отлично схватываются. Нейлоновые распечатки также можно окрашивать с помощью красителей на кислотной основе.
Как и ABS, нейлон может скручиваться и деформироваться при неравномерном охлаждении, поэтому печать из нейлона предполагает наличие подогреваемой платформы у принтера, печать в теплых помещениях или даже создание для принтера закрытой камеры, в которой будет поддерживаться высокая температура (как и печать из большинства перечисленных в данной статье материалов). Детали из нейлона практически невозможно склеить друг с другом, поэтому создание больших моделей из нескольких распечатков представляется затруднительным.
Нейлон обладает высокой гигроскопичностью, то есть легко впитывает влагу. Нейлоновый филамент перед печатью рекомендуется просушить, чтобы возможное выделение из нейлона водяного пара не повредило ваш распечаток.
Самые популярные нейлоновые нити для настольных 3D принтеров производит марка Taulman.
Нейлон обладает высоким коэффициентом скольжения и широко используется в создании подшипников и прочих похожих механизмах, зачастую без использования смазки.
Перед печатью из нейлона разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 240 °C.
Температура платформы: от 80 °C до 90 °C.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью! Перед печатью можно наклеить на платформу скотч для лучшего сцепления распечатка с платформой.
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличный нейлон. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
Существует огромное разнообразие композиционных материалов для 3D печати: это и имитаторы металлов, например, бронзы и меди, и древесные имитаторы, и имитаторы песчаника, и светящиеся в темноте материалы, а также углеродные и арамидные композиты. Композиты — это материалы на основе пластика с добавлением вспомогательного порошкообразного материала: в древесных имитаторах это древесные опилки микроскопического размера, в имитаторах металлов это микрочастицы меди или бронзы.
Имитаторы песчаника и древесины очень просты в использовании при печати. Распечатки из таких материалов почти не подвержены деформации, поэтому данными композитами можно печатать и без подогреваемой платформы. Разная температура экструдера позволяет достичь разных оттенков материала при печати древесными имитаторами: чем выше температура, тем темнее становится материал. А при печати из имитатора песчаника температура экструдера задает текстуру поверхности: чем ниже температура, тем более гладким будет распечаток, в то время как высокая температура позволит создать шероховатую поверхность.
Распечатки из композитов отлично поддаются механической обработке — шлифовке, сверлению и т. д. — и легко окрашиваются. Первый шаг в полировке распечатка — это шлифование песком: начните с крупнозернистого шлифования (80) и постепенно уменьшайте размер зерна. Для достижения лучших результатов после шлифования песком можно прибегнуть к шлифованию стальной мочалкой или медной щеткой. Для достижения ультра гладкой поверхности можно применить мокрую шлифовку с очень мелким зерном (1500).
Композиты имеют тенденцию быть очень абразивными (за исключением древесных композитов), при частом использовании они могут с легкостью поцарапать и повредить экструдер. Решение проблемы — печать с высокопрочным соплом. Во время печати древесными композитами (0,5 мм и выше) рекомендуется использовать большое сопло.
Еще один минус — композиты являются довольно дорогим материалом.
Композиты используются для достижения определенных визуальных характеристик распечатка. Если вы хотите создать нечто, похожее на дерево или металл, или получить светящийся в темноте распечаток, то композиты как раз для вас.
Перед печатью из композитов разогреваем принтер до следующих значений:
Температура экструдера: 190 °C - 210 °C.
Древесные имитаторы: диапазон нагрева экструдера может варьироваться от 180°С до 250°С. Чем выше температура, тем темнее цвет экструзии.
Имитаторы песчаника: при низком нагреве сопла от 165°С до 190°С получаются распечатки с гладкой поверхностью. Повышение температуры увеличивает шероховатость поверхности, в то время как температура свыше свыше 210°С позволяет добиться сходства с натуральным песчаником.Температура платформы: от 50 °C до 70 °C. Чем больше объект печати, тем выше должна быть температура платформы.
Обработка платформы: не забываем чистить платформу перед печатью!
Настройки могут варьироваться, ведь каждый производитель материала выпускает немного отличные композиты. Не забывайте экспериментировать с настройками печати в принтере и печатать и сравнивать образцы с разными параметрами печати!
Что дает отжиг 3D распечатков? Насколько улучшаются характеристики пластиков после отжига? Как выбрать оптимальную температуру отжига?