Materiály vlákna pre 3D tlač: Porovnanie PLA, ABS, PETG, TPU a nylonu

Materiály vlákna pre 3D tlač: rozdiely, vlastnosti a ako si vybrať správne vlákno

Úvod

Výber správnehoVlákno pre 3D tlačje jedným z najdôležitejších faktorov ovplyvňujúcich kvalitu tlače, odolnosť, vzhľad a úspešnosť tlače.

Rôzne vláknité materiály majú rôzne vlastnosti. Niektoré sa ľahko tlačia a sú vhodné pre začiatočníkov, iné poskytujú vyššiu pevnosť, pružnosť, chemickú odolnosť alebo tepelnú odolnosť, ale vyžadujú si náročnejšie podmienky tlače.

Medzi najčastejšie používané vlákna 3D tlačiarní patriaPLA, ABS, PETG, TPU a Nylon. Existujú aj pokročilé materiály ako PC, ASA a kompozitné vlákna určené pre špecifické aplikácie.

Táto príručka vysvetľuje kľúčové rozdiely medzi bežnými3D tlačové filamentové materiály, vrátane ich vlastností, výhod, nevýhod, požiadaviek na tlač a typických aplikácií.

1. Čo je to vlákno pre 3D tlač?

Vlákno pre 3D tlač je termoplastický materiál dodávaný v súvislom vlákne, zvyčajne navinutý na cievke. Bežne sa používa vFDM (Fused Deposition Modeling)alebo FFF 3D tlačiarne.

Počas tlače sa vlákno zahrieva, kým nezmäkne alebo sa neroztopí. Tlačiareň potom vytláča materiál vrstvu po vrstve, aby vytvorila trojrozmerný objekt.

Rôzne polyméry majú rôzne charakteristiky tavenia a mechanické vlastnosti. Preto prechod z jedného materiálu vlákna na druhý môže vyžadovať úpravy:

* Teplota trysky
* Teplota vyhrievaného lôžka
* Rýchlosť tlače
* Chladiaci ventilátor
* Nastavenia stiahnutia
* Požiadavky na prílohu
* Stavať povrch
* Typ dýzy

To je dôvod, prečo výber správneho vlákna nie je len otázkou výberu farby.

2. Porovnanie bežných materiálov vlákna pre 3D tlač

Medzi najpoužívanejšie materiály patria:

3. PLA vlákno

PLA (kyselina polymliečna)je jedným z najpopulárnejších materiálov pre 3D tlač.

Je odvodený z obnoviteľných zdrojov, ako je kukuričný škrob a cukrová trstina, a je známy svojou relatívne nízkou teplotou tlače a vynikajúcou potlačiteľnosťou.

Výhody PLA

* Jednoduchá tlač
* Nízka deformácia
* Dobrá rozmerová presnosť
* Vynikajúci vzhľad povrchu
* Široká škála farieb a povrchových úprav
* Vhodné pre začiatočníkov
* Vo všeobecnosti nevyžaduje priloženú tlačiareň

Nevýhody PLA

PLA má relatívne nízku tepelnú odolnosť v porovnaní s technickými plastmi. Časti vystavené vysokým teplotám môžu zmäknúť alebo sa zdeformovať.

Je tiež relatívne krehký v porovnaní s materiálmi ako PETG, ABS a Nylon.

Typické aplikácie

PLA sa bežne používa na:

* Koncepčné modely
* Prototypy
* Dekoratívne predmety
* Vzdelávacie projekty
* Figúrky
* Nízke-namáhanie komponentov

Najlepšia voľba pre:Začiatočníci, vizuálne modely, prototypy a{0}}všeobecná tlač.

 

 

4. ABS vlákno

ABS (akrylonitrilbutadiénstyrén) je tradičný technický termoplast, ktorý sa široko používa na výrobu funkčných komponentov.

V porovnaní s PLA poskytuje ABS vo všeobecnosti lepšiu odolnosť proti nárazu a vyššiu teplotnú odolnosť.

Výhody ABS

* Dobrá mechanická pevnosť
* Vysoká odolnosť proti nárazu
* Lepšia tepelná odolnosť ako PLA
* Vhodné pre funkčné komponenty
* Môže sa dodatočne-spracovať pomocou acetónových pár

Nevýhody ABS

ABS sa tlačí ťažšie ako PLA, pretože má tendenciu sa počas chladenia zmenšovať.

Bežné problémy zahŕňajú:

* Deformovanie
* Oddelenie vrstiev
* Praskanie
* Zlá priľnavosť k posteli

Pre väčšie ABS diely sa často odporúča priložená 3D tlačiareň.

ABS môže tiež produkovať viditeľné výpary počas tlače, preto je dôležité vhodné vetranie.

Typické aplikácie

* Kryty stroja
* Automobilové komponenty
* Funkčné prototypy
* Elektronické kryty
* Mechanické časti

Najlepšia voľba pre:Pevné funkčné časti, kde je potrebná vyššia tepelná odolnosť a odolnosť proti nárazu.

5. PETG vlákno

PETG (polyetyléntereftalátglykol{0}}modifikovaný)kombinuje mnohé z výhod PLA a ABS.

Ponúka dobrú pevnosť, trvanlivosť, chemickú odolnosť a relatívne jednoduchú tlač.

Výhody PETG

* Vysoká mechanická pevnosť
* Dobrá odolnosť proti nárazu
* Lepšia tepelná odolnosť ako PLA
* Dobrá chemická odolnosť
* Nízka deformácia v porovnaní s ABS
* Dobrá priľnavosť vrstvy
* Vhodné pre funkčné diely

Nevýhody PETG

PETG môže byť náchylnejší na navliekanie ako PLA.

Jeho povrch môže byť tiež o niečo menej vizuálne ostrý ako PLA, najmä pri tlači detailných modelov.

Typické aplikácie

PETG sa široko používa na:

* Mechanické komponenty
* Ochranné kryty
* Kontajnery
* Zátvorky
* Časti náradia
* Funkčné prototypy

Najlepšia voľba pre: Používatelia, ktorí potrebujú dobrú rovnováhu medzi potlačiteľnosťou, pevnosťou, trvanlivosťou a tepelnou odolnosťou.

 

6. TPU vlákno

TPU (termoplastický polyuretán)je flexibilný materiál pre 3D tlač.

Na rozdiel od pevných materiálov, ako sú PLA a ABS, sa TPU môže ohýbať a deformovať bez toho, aby sa ľahko zlomil.

Výhody TPU

* Vysoko flexibilné
* Vynikajúca odolnosť proti nárazu
* Dobrá odolnosť proti oderu
* Dobrá elasticita
* Dobrá odolnosť voči olejom a chemikáliám v mnohých formuláciách

Nevýhody TPU

Flexibilné vlákno je ťažšie privádzať cez typický extrudér.

Tlač TPU zvyčajne vyžaduje:

* Nižšia rýchlosť tlače
* Správna kontrola vytláčania
* Vhodné nastavenia sťahovania
* Kompatibilný dizajn extrudéra

Typické aplikácie

* Flexibilné tesnenia
* Puzdrá na telefóny
* Ochranné kryty
* Tesnenia
* Flexibilné pánty
* Komponenty pohlcujúce otrasy-
* Nositeľné produkty

Najlepšia voľba pre:Flexibilné, elastické a náraz{0}}absorbujúce komponenty.

7. Nylonové vlákno

Nylon (polyamid)je vlákno technickej{0}}triedy známe pre svoje vynikajúce mechanické vlastnosti.

Ponúka vysokú pevnosť, húževnatosť, odolnosť proti opotrebovaniu a odolnosť proti únave.

Výhody nylonu

* Vysoká pevnosť
* Vynikajúca húževnatosť
* Vysoká odolnosť proti oderu
* Dobrá odolnosť proti únave
* Vhodné pre mechanické komponenty
* Dobrá flexibilita v porovnaní s mnohými pevnými plastmi

Nevýhody nylonu

Nylon je náročnejší na tlač ako PLA alebo PETG.

Jedným z najväčších problémov jeabsorpcia vlhkosti. Nylon môže absorbovať vlhkosť zo vzduchu, čo môže spôsobiť:

* Praskanie počas vytláčania
* Drsné povrchy
* Nekonzistentné vytláčanie
* Znížená mechanická pevnosť
* Nízka kvalita tlače

Nylonové vlákno by sa preto malo skladovať v suchom prostredí a pred tlačou môže vyžadovať vysušenie.

Typické aplikácie

* Ozubené kolesá
* Mechanické časti
* Funkčné prototypy
* Zátvorky
* Pánty
* Priemyselné komponenty

Najlepšia voľba pre:Vysoká-pevnosť, odolnosť{1}} proti opotrebovaniu a mechanicky náročné aplikácie.

8. Vlákno ASA

ASA (akrylonitril styrén akrylát)je podobný ABS, ale poskytuje lepšiu odolnosť voči UV žiareniu a poveternostným vplyvom.

Vďaka tomu je ASA obzvlášť užitočná pre vonkajšie aplikácie.

Výhody ASA

* Dobrá mechanická pevnosť
* Vysoká tepelná odolnosť
* Vynikajúca UV odolnosť
* Dobrá odolnosť voči poveternostným vplyvom
* Vhodné pre vonkajšie použitie

Typické aplikácie

* Vonkajšie kryty
* Automobilové komponenty
* Vonkajšie príslušenstvo
* Funkčné prototypy
* Kryty zariadenia

Najlepšia voľba pre: Časti, ktoré musia odolať slnečnému žiareniu a vonkajšiemu prostrediu.

9. PC vlákno

Polykarbonát (PC)je vysokovýkonný{0}}technický plast s vynikajúcou pevnosťou a tepelnou odolnosťou.

Je podstatne náročnejšia na tlač ako PLA alebo PETG.

Výhody PC

* Veľmi vysoká odolnosť proti nárazu
* Vysoká pevnosť
* Vynikajúca tepelná odolnosť
* Dobrá rozmerová stálosť pri správnej tlači

Nevýhody

PC zvyčajne vyžaduje:

* Vysoká teplota trysky
* Vyhrievaná stavebná doska
* Kontrolované prostredie tlače
* Dobrá priľnavosť k posteli
* Často priložená tlačiareň

Typické aplikácie

* Technické prototypy
* Priemyselné komponenty
* Ochranné diely
* Aplikácie pre vysoké-teploty
* Konštrukčné komponenty

Najlepšia voľba pre:Vysoko{0}}výkonné aplikácie vyžadujúce výnimočnú pevnosť a teplotnú odolnosť.

Záver

Neexistuje žiadny jedinýnajlepší filamentový materiál pre 3D tlačpre každú aplikáciu.

PLA je vynikajúcou voľbou pre začiatočníkov a vizuálne modely. PETG poskytuje dobrú rovnováhu medzi potlačiteľnosťou a mechanickým výkonom. ABS a ASA sú vhodné pre aplikácie vyžadujúce vyššiu tepelnú a environmentálnu odolnosť. TPU je navrhnutý pre flexibilné diely, zatiaľ čo nylon a PC sú vhodnejšie pre náročné inžinierske aplikácie.

Pochopenie rozdielov medzi materiálmi vlákna môže používateľom pomôcť znížiť zlyhania tlače, zlepšiť výkon dielov a vybrať ten správny materiál pre každý projekt.

Pri výbere vlákna do 3D tlačiarne vždy zvážtepevnosť, pružnosť, tepelná odolnosť, podmienky prostredia, náročnosť tlače a konečná aplikácianamiesto zamerania sa len na cenu materiálu.

Správne vlákno nie je nevyhnutne najpevnejšie vlákno,{0}}je to materiál, ktorý najlepšie vyhovuje danej úlohe.