Článků ohledně materiálu pro tisk na 3D tiskárnách už vyšlo hodně, všechny řeší, jaké jsou typy materiálů a co každý materiál umí. V našem článku nechceme znovu psát podrobnosti o materiálech, spíše se vám pokusíme přiblížit věci, které často napsané nenajdete. Díky tomuto článku zjistíte, proč my v TRILAB doporučujeme konkrétní typy filamentů, že rozdíly nejsou jen mezi jednotlivými výrobci filamentů, ale také třeba v barvě filamentu.
Typy materiálů
Jako pomyslná náplň do 3D tiskáren typu FDM (Fused Deposition Modeling) slouží tzv. tiskové struny (filamenty, tiskový materiál). Tiskový materiál a jeho vývoj v posledních letech hraje velmi důležitou roli v posunu možnosti 3D tisku. Právě nové generace tiskových materiálů umožňují tisknout ještě před několika lety nemyslitelné, mechanicky odolné a tiskově složité objekty.
V dnešní době jsou nejrozšířenějším materiálem pro tisk na FDM tiskárnách plasty, přesněji termoplasty (aplikace taveniny, zchlazením nanesené vrstvy vzniká pevný tvar).
Pro informaci zde uvedeme, že samotné plasty tisknou i další typy 3D tiskáren na bázi stereolitografie (SLA/DLP – vytvrzování plastu UV světlem) nebo sintrování (SLS – Selective Laser Sintering – spékání prášku laserem). Existují také průmyslové tiskárny, které pracují s kovem na bázi spékání kovu podobně jako SLS tiskárny (MLS – Metal Laser Sintering – spékání kovového prášku).
Samotné typy materiálů se pak dělí podle toho, jak jsou tvárné (flexibilní) nebo pevné (rigidní). Dále rozlišujeme materiály podle toho, jestli obsahují jen jednu složku, nebo jsou tvořeny ze směsi, jestli jsou čisté, nebo obsahují příměs.
Rychlý vývoj materiálů pro FDM tiskárny
Historicky první filament je spojen s materiálem ABS (Akrylonitrilbutadienstyren), z tohoto materiálu jsou dělány např. LEGO kostky. Dlouhodobou nevýhodou ABS je to, že při zpracování vypouští zplodiny a hlavně při tisku v neuzavřené komoře se často kroutí a praská (je potřeba jej tisknout na vyšší teplotu trysky i podložky), velkou výhodou je možnost jednoduchého spojování jednotlivých ABS materiálů díky přítomnosti syntetického kaučuku (ten je rozpustný v acetonu), ABS materiál je velmi houževnatý a má výbornou tepelnou vodivost, proto se hodí pro vnitřní i vnější prostředí.
Až díky novým možnostem výroby se začaly používat v posledních letech nejrozšířenější materiály PLA (Polylactic acid – kyselina polymléčná) a PETG (Polyethylen tereftalát). 90 % všech výtisků na prototypy a přípravky do výroby vznikají právě z těchto dvou materiálů. PLA materiál je v dnešní době neprávem opomíjený a právě tento materiál prochází poslední dobou velkým vývojem. Jedná se o biologicky odbouratelný materiál z kukuřičného nebo bramborového škrobu či z cukrové třtiny a je jeden z nejlépe tisknutelných materiálů. O PETG materiálu můžeme říct, že kombinuje dobré vlastnosti PLA (snadný tisk) a ABS materiálu (odolnost, pevnost, houževnatost a odolnost vůči teplotám), má vynikající adhezi mezi jednotlivými vrstvami a riziko zkroucení je podstatně menší, navíc jej můžete recyklovat (však se z tohoto materiálu vyrábějí PET lahve a jiné obaly na potraviny). Jeho nevýhodou je složitější nastavení tiskárny. Pokud se chcete o jednotlivých materiálech dozvědět více, doporučujeme podívat se na stránky našeho distributora.
Když už jsme zmínili opomíjený materiál, tak se chvíli zastavím u materiálu HIPS (high impact polystyrene – houževnatý polystyrén), ten je často používán pro tzv. podpory (výtisky potřebují při určitém mezním úhlu podpory, aby se nezbortily) a je i tak zaškatulkován, ale tento materiál má podstatně širší využití. Je nesmáčivý, takže se dá použít na přípravky do bazénů, případně pro vývoj van, navíc je jeho použití možné v potravinářském průmyslu.
Mezi další zajímavé tiskové materiály se řadí moderní CPE (kopolyester – vylepšený PETG materiál) a v poslední době obecně oblíbený ASA (akrylonitril-styren-akrylát – vytvořen jako alternativa pro ABS s větší odolností proti povětrnostním podmínkám a UV záření).
Čím dál tím větší poptávka je nyní po speciálních typech materiálů, například s příměsemi, které vylepšují vlastnosti materiálů. Mezi ně se řadí karbonová, skleněná nebo dřevěná vlákna, keramické nebo kovové prášky, či retardéry hoření. Stejně tak narůstá poptávka po odolnějších materiálech jako jsou PC (polykarbonát), PMMA (polymethylmethakrylát), PEBA (polyether-blok-amid), PEEK (polyether-ether-keton), různé verze nylonů (PA – polyamid) až po biologicky kompatibilní materiál jako je PCL (polykaprolakton). Naopak od používání původního ABS materiálu se postupně upouští.
Jak je to s tiskem jednotlivých materiálů?
V první řadě je potřeba si uvědomit, že každý výrobce má svoji recepturu – základní materiál (např. PLA) ale i poměr a počet aditiv je neznámý. Proto může stejně barevné PLA od dvou výrobců potřebovat jiné nastavení tiskového profilu, nejen teploty. Další zajímavý rozdíl může způsobovat u tisku stejného materiálu samotná barva filamentu. Podle typu plniva se odvíjí použitá teplota. Pro bílé materiály je všeobecně potřeba menší teplota, než třeba pro černé a obecně tmavé materiály.
Když do této celé alchymie započítáme ještě doporučenou teplotu tisku od výrobce, která nemusí souhlasit s teplotou pro použití na dané tiskárně, tak v tom začíná být opravdový hokej. A proč to tak je? Vždy záleží na uspořádání dané tiskové hlavy. Proto se může stát že na krabici od materiálu je doporučená teplota např 235 – 255°C, ale na TRILAB tiskárně je daný materiál tisknutelný s nižší teplotou (215°C).
Na tisknutelnost samotných materiálů má vliv ještě jedna komponenta na tiskárně a tou je samotná tisková podložka (v našem případě odnímatelný magnetický PrintPad). Každý materiál vyžaduje trochu jinou přípravu před tiskem – důležité je, aby první vrstva a samotný materiál na tiskové podložce držely. Jedno je u všech materiálů společné – základ je správné odmaštění tiskové podložky (stačí použít prostředek, který obsahuje 100% alkohol – např. izopropylalkohol – IPA). Před každým tiskem vždy nejprve důkladně vyčistěte použitou tiskovou podložku. Pro PETG materiál je potřeba upravit hladký PEI (tenká vrstva na tiskové podložce) vrstvou “okeny” nebo 3D Lacku (jednoduše řečeno – cokoliv podobné mýdlu), druhá možnost je použití námi vyvinutého hrubého PrintPadu (Powdered PrintPad, který má na sobě hrubší vrstvu PEI), tím nemusíte myslet na úpravu, jen odmastíte podložku.
Nejhorší materiály pro přilnavost k podložce jsou flexibilní materiály, které vyžadují mnohem větší úpravu tiskové podložky – je dobré na PrintPad nanést např. tubičkové lepidlo, lepidlo Magigoo nebo oboustrannou lepící pásku, a to vždy v závislosti na tvrdosti materiálu – čím měkčí materiál, tím horší může být přilnavost.
Na naše magnetické PrinPady jsme náležitě hrdí, jednoduše je z tiskárny sejmete a případně vyměníte. Oddělení jakéhokoliv tiskového modelu je také otázka několika sekund.
Jaké materiály dokáží naše tiskárny vytisknout?
Výběr materiálu pro vaši novou 3D tiskárnu by se měl vždy odvíjet už od myšlenky k čemu bude výtisk sloužit – estetický, mechanicky namáhaný, chemické prostředí, flexibilní, odolný vůči ohni, antistatický či kombinace více faktorů. Ano, na všechny tyto aplikace máme řešení a dokážeme je vytisknout, ale tím, že si nejdříve ujasníte, co od modelu potřebujete, si pak lépe vyberete:
- jeho nejlepší orientaci pro tisk (nejmenší soudržnost je vždy v ose Z, tedy ve spoji dvou vrstev),
- druh a rozměr trysky (pokud používáte abrazivní materiál pak jednoznačně tvrzená tryska, pokud vám jde naopak o velký a mechanicky odolný výtisk, pak klidně použijte volcano hotend s velkým průměrem trysky a velkými vrstvami).
Těch věcí, na které je potřeba myslet je opravdu hodně, každý materiál už sám o sobě má mnoho doporučení k tisku a jiných příprav před tiskem samotným. Proto vždy naši tiskárnu testujeme s ověřenými materiály a konkrétními výrobci a s těmito filamenty ji také doporučujeme používat. S jinými výrobci, především těmi levnějšími asijskými, totiž nemusí přednastavené profily pro naše 3D tiskárny vůbec sedět a je potřeba trávit čas na jejich ladění. Na našem e-shopu proto najdete výrobce a materiály, které jsou s našimi tiskárnami 100% použitelné a otestované. Je na vás, jestli ušetření pár korun stojí za několik hodin testování filamentu od neověřených výrobců. Platí totiž, že problém s tiskárnou, se kterým se naši zákazníci obrací na kolegy z technického oddělení je v 90 % způsoben samotným materiálem a nedodržením postupů pro tisk.
Tiskárny TRILAB odchází za zákazníky vždy finálně otestované doporučeným tiskovým materiálem. Než se k vám dostanou, tak každá v rámci testování vytiskne cca 1,4 kg materiálu, díky tomu víme, že se k vám dostane precizně odladěný a funkční stroj.
Zaujali jsme vás? Domluvme si demo tisk a najděme společně řešení, jak ušetřit i ve vaši firmě!