Vysvetlenie vlákien 3D tlačiarne

Ako zvoliť správne vlákno

Po výbere 3D tlačiarne musíte urobiť prvé rozhodnutie o tom, aký typ vlákna chcete použiť. Existuje niekoľko tuctov odrôd - oddeľujúcich početné farby, ktoré prichádzajú dovnútra. Brodia sa cez nich povrchom chemicky znejúcich mien: kyselina polymliečna, polyvinylalkohol, uhlíkové vlákna a termoplastické elastoméry napnuté jazykmi. Prechádzajú závratnou rozmanitosťou skratiek, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA a PCTPE. Nenechajte sa však zdesiť touto abecednou polievkou. Bežne sa používa iba niekoľko typov a výrobcovia majú tendenciu vyhýbať sa príliš podivínským monikérom v prospech opisnejších názvov, ktoré poukazujú na základnú kvalitu vlákna, ako je flexibilita (napríklad NinjaTek's Ninjaflex a Polymakerer's Polyflex) a sila (Makerbot, XYZprinting)., a Ultimaker všetky trhové vlákna s názvom Tough PLA).

Základy vlákien

Vlákna používané pri 3D tlači sú termoplasty, čo sú plasty (tiež známe ako polyméry), ktoré sa pri zahrievaní tavia skôr ako horia, môžu sa tvarovať a formovať a pri chladení tuhnú. Vlákno sa privádza do vyhrievacej komory v extrudérovej zostave tlačiarne, kde sa zohreje na svoju teplotu topenia a potom sa extruduje (strieka) cez kovovú dýzu, keď sa extrudérová zostava pohybuje, a sleduje dráhu naprogramovanú do súboru 3D objektu, aby sa vytvorilo, vrstva po vrstve, tlačený objekt. Hoci väčšina 3D tlačiarní má jeden extrudér, existuje niekoľko modelov s dvoma extrudérmi, ktoré dokážu tlačiť objekt v rôznych farbách alebo s rôznymi typmi vlákien.

Proces tlače plastovým vláknom sa nazýva buď výroba roztaveného vlákna (FFF) alebo modelovanie roztaveného depozitu (FDM). Sú to rovnaké; skratka FDM je obchodnou značkou priekopníka v oblasti 3D tlače Stratasys Corp., takže ostatní výrobcovia si vytvorili vlastné názvy na popis technológie svojich tlačiarní; FFF je ten, ktorý sa chytil. Dokonca aj dnes, s výnimkou brožúr niektorých výrobcov, uvidíte názvy používané zameniteľne.

Vlákno sa predáva v cievkach s hmotnosťou od 0, 5 kilogramu do 2 kilogramov. Vlákno má dve hrúbky, 1, 75 milimetra a 3 milimetre. (Ten je v skutočnosti o niečo tenší, asi 2, 85 milimetra.) Drvivá väčšina vlákien je typu 1, 75 milimetra; Ultimaker a LulzBot patria medzi mála výrobcov, ktorých tlačiarne používajú hrubšiu veľkosť. Hmotnosť je takmer vždy uvedená v metrických jednotkách.

Teraz sa pozrime na niektoré z populárnejších a dôležitejších typov vlákien.

Dynamické duo: ABS a PLA

Zďaleka najbežnejšími typmi vlákien sú akrylonitril-butadiénstyrén (ABS) a kyselina polymliečna (PLA). Väčšina základných 3D tlačiarní je navrhnutá tak, aby tieto vlákna používali výlučne. Súčasťou ich odvolania je, že sú pomerne lacné a stoja len 20 dolárov za kilogram.

Nenechajte sa odradiť nepraktickým chemickým názvom ABS; je to ten istý plast, aký sa používa v Legose. Predmety tlačené z ABS sú tvrdé, trvanlivé a netoxické. Má relatívne vysokú teplotu topenia, s teplotou tlače v rozmedzí od 210 do 250 stupňov Celzia. Spodné rohy tlačených predmetov pomocou ABS majú tendenciu mierne sa stáčať smerom nahor, najmä ak používate nevyhrievané tlačové lôžko. Počas tlače môže ABS vydávať ostrý nepríjemný zápach, takže sa najlepšie používa s tlačiarňou s uzavretým rámom v dobre vetranej miestnosti.

PLA má relatívne nízky bod topenia, s použiteľnými teplotami medzi 180 ° a 230 ° C. Je založený na rastlinách a je biologicky odbúrateľný. Je to ťažšie ako ABS, tlačí sa bez deformácie a vo všeobecnosti sa s ňou ľahko pracuje, aj keď v zriedkavých prípadoch to môže spôsobiť zaseknutie extrudéra. PLA sa často používa ako základný materiál pre exotickejšie kompozitné materiály, o ktorých budeme trochu diskutovať.

nylon

Nylon je neuveriteľne všestranný syntetický materiál vyvinutý v 30. rokoch 20. storočia, ktorý našiel uplatnenie vo všetkom, od zubných kefiek po padáky, pneumatiky až po pančuchy a teraz aj 3D tlačiareň. Vo svojom srdci je to polymér alebo plast (alebo presnejšie rodina plastov). Je silný a odolný, napriek tomu flexibilný a patrí k cenovo dostupným 3D tlačovým vláknam. Topí sa pri vyššej teplote (asi 240 stupňov Celzia) ako väčšina vlákien. Nie všetky 3D tlačiarne sú vyrobené tak, aby zvládli toto teplo - niektoré bežne používané látky v extrudéri pri tejto teplote emitujú výpary. Rovnako ako v prípade ABS, aj objekty tlačené z nylonu majú tendenciu sa zdeformovať, čo je možné zmierniť pomocou vyhrievaného tlačového lôžka.

Flexibilné vlákno

TPE (alebo termoplastické elastoméry) sú termoplasty s vysokou elasticitou (aj keď ešte stále sú ďaleko od gumových pásov); predmety s nimi tlačené sú relatívne flexibilné. Jedným bežným typom TPE je termoplastický polyuretán (TPU), ktorého príkladom je NinjaFlex.

Rozpustné vlákna: HIPS a PVA

Jeden z viac chytľavých skratiek, HIPS, znamená vysoko odolný polystyrén. HIPS je cenovo dostupný, ľahký a dá sa brúsiť, lepiť a zafarbovať akrylovými farbami. Je to podobné ABS, s výnimkou toho, že HIPS je rozpustný v Limonene, rozpúšťadle na báze citrusov, čo z neho robí dobrú voľbu - pri tlači s druhým materiálom (napríklad ABS alebo PLA) s tlačiarňou s dvojitým extrudérom - ako podporný materiál. ktoré by sa mohli po tlači rozpustiť. Tiež tlačí dobre a je to vlákno odporúčané spoločnosťou LulzBot pre jeho 3D tlačiareň LulzBot, ktorá si vybrala našu editorskú voľbu. MakerBot Dissolvable Filament je tiež zložený z HIPS.

Ďalším rozpustným vláknom je PVA (polyvinylalkohol), ktorý sa vhodne rozpúšťa vo vode. PVA je bez zápachu, netoxický a biologicky odbúrateľný. Má nízky bod topenia a pri prehriatí môže zaseknúť dýzu extrudéra. Často sa používa ako podporný materiál v tlačiarňach s dvoma vytlačovacími strojmi; Testoval som Ultimaker 3 tlačením testovacieho objektu - škatule v rámčeku - pomocou PLA pre samotné škatule a PVA ako podporu. Potom, čo bol predmet vytlačený, ponoril som ho do teplej vody a PLA sa postupne rozpustil, takže pár hniezdnych škatúľ zostal.

Kompozitné vlákna

Zložené vlákna majú základňu PLA alebo iného termoplastu, do ktorého sa primiešajú častice, prášky alebo vločky z iných materiálov. Niektoré sú zmesi dreva, iné zahŕňajú pieskovec alebo vápenec, zatiaľ čo iné obsahujú rôzne druhy kovov, vrátane železa, hliníka, mosadze, bronzu a medi. Tieto vlákna nadobúdajú niektoré z vlastností materiálov, s ktorými boli zmiešané. Ďalším obľúbeným kompozitom sú uhlíkové vlákna; predmety, ktoré sú z nej vytlačené, majú určitú pevnosť vlákna. Nevýhodou týchto kompozitných vlákien je, že sú drahšie ako nekompozity.

Za plastové vlákno: živicová tlač

Pri dnešnom rozširovaní tlačiarní FFF je ľahké prehliadnuť skutočnosť, že na trhu existujú modely založené na iných technológiách, ktoré nepoužívajú vlákno. Medzi nimi patrí stereolitografia (aka SLA), prvá technológia 3D tlače, ktorá bola vyvinutá a ktorá je schopná veľmi podrobných výtlačkov vo vysokom rozlíšení. Cenovky pre tlačiarne SLA pre komerčné použitie môžu bežať dobre na päť (a dokonca aj na šesť) čísiel, ale videli sme niekoľko lacnejších modelov, vhodných pre fandov a remeselníkov.

Pri SLA tlači sleduje ultrafialový laser tvar predmetu, ktorý má byť tlačený, vrstvu po vrstve, na živici citlivej na UV žiarenie (aka fotopolymér alebo fotopolymérna živica) umiestnenej v podnose alebo kade a živica vystavená laseru stvrdne na vytvorenie tlačeného objektu. Živice sa dodávajú v 500 mililitroch a 1-litrových fľašiach, pričom ceny od výrobcov tlačiarní začínajú na približne 100 dolárov za liter. Niektorí výrobcovia formulovali živice pre pevnosť, flexibilitu, rigiditu a ďalšie vlastnosti, a takéto živice majú tendenciu predávať za prémiu. Živice trpia obmedzenou farebnou paletou a majú tendenciu byť obmedzené na čiernu, sivú, bielu a priehľadnú, hoci niektoré svetlejšie sfarbené a kovové živice sú dostupné neskoro.

DLP je forma stereolitografie, ktorá používa projektor namiesto lasera ako zdroj svetla, pričom namiesto ultrafialového žiarenia využíva viditeľné svetlo. Projektor, ktorý využíva technológiu DLP (Digital Light Processing) spoločnosti Texas Instruments, premieta sériu obrázkov do kade fotopolymérnej živice podobnej živici použitej pri tlači SLA na vytvorenie predmetu, vrstvu po vrstve.

Teraz, keď viete všetko, čo potrebujete k najobľúbenejším vláknam, budete si musieť prečítať nášho sprievodcu nákupom 3D tlačiarní, ktorý obsahuje recenzie najlepších modelov, ktoré sme nedávno testovali. Môžete tiež skontrolovať, čo mal skorý osvojiteľ na to, aby sa naučil tlačiť v 3D.