Οδηγός υλικών 3D εκτύπωσης
Οι δύο κύριες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για τις 3D εκτυπώσεις με επιτραπέζιο σύστημα εκτύπωσης είναι η Μοντελοποίηση Συντηγμένης Εναπόθεσης (Fused Deposition Modelling – FDM) και Στερεολιθογραφία (SLA). Για αυτούς που τώρα εξοικειώνονται με την ιδέα της 3D εκτύπωσης, η τεχνολογία FDM τροφοδοτεί λιωμένο πλαστικό νήμα μέσω ενός ακροφυσίου, το οποίο κινείται και διαμορφώνει ένα σχέδιο, ολοκληρώνοντας ένα στρώμα τη φορά και συνεχίζοντας από κάτω προς τα πάνω την εκτύπωση διαδοχικών στρωμάτων. Η τεχνολογία SLA δημιουργεί τα στρώματα της εκτύπωσης με την επεξεργασία ρητίνης, με συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. Αυτοί οι δύο τύποι εκτυπωτών 3D χρησιμοποιούν διαφορετικά υλικά για την εκτύπωση. Οι μηχανές FDM χρησιμοποιούν νήμα ενώ τα μηχανήματα SLA ρητίνη.
Εάν εργάζεστε με έναν εκτυπωτή FDM, θα χρησιμοποιήσετε ένα από τα δύο μεγέθη νήματος: 1,75mm ή 2,85mm. Είναι πολύ σημαντικό να ελέγξετε ποια διάμετρος του νήματος δέχεται ο 3D εκτυπωτής σας, καθώς η χρήση λάθους μεγέθους μπορεί να προκαλέσει αποτυχημένες εκτυπώσεις ή ακόμη και βλάβη στο μηχάνημα. Κάθε εκτυπωτής FDM έχει ελαφρώς διαφορετικά χαρακτηριστικά, επομένως λάβετε υπόψιν τη θερμοκρασία, την ταχύτητα και τις λειτουργικές ρυθμίσεις του εκτυπωτή σας όταν επιλέγετε νήμα.
Η ρητίνη είναι το υλικό που χρησιμοποιείται για τους SLA 3D εκτυπωτές. Είναι ένα ιξώδες υγρό που έρχεται εμφιαλωμένο ή σε φυσίγγια, ενώ το νήμα FDM είναι μια στερεά τούφα πλαστικού που έρχεται τυλιγμένη σε καρούλι. Για να αποφασίσετε ποιον τύπο υλικού θέλετε να χρησιμοποιήσετε, πρέπει πρώτα να καθορίσετε τον σκοπό του μοντέλου και να αποφασίσετε ποιες ιδιότητες θέλετε να έχει.
Αυτός ο οδηγός αναλύει τα υλικά εκτύπωσης σε τέσσερις κατηγορίες, με βάση τη λειτουργία και τον σκοπό, ώστε να μπορείτε να αποφασίσετε ποιο χρειάζεστε για το έργο σας.
ΓΕΝΙΚΗΣ ΧΡΗΣΗΣ
Αν είστε 3D designer που θέλει να εκτυπώσει λεπτομερή μοντέλα ή χομπίστας που θέλει να ξεκινήσει με τις 3d εκτυπώσεις.
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ
Αν επιθυμείτε να παράγετε λειτουργικά πρωτότυπα που προσομοιώνουν ένα εξάρτημα με το οποίο θα δημιουργήσετε το τελικό προϊόν σας.
ΑΙΣΘΗΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ
Εάν είστε 3D designer ή χομπίστας που επιθυμεί να πειραματιστεί με διαφορετικά εφέ, τα οποία εξυπηρετούν ένα πιο αισθητικό παρά λειτουργικό σκοπό.
ΕΙΔΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ
Αν είστε οδοντίατρος, κατασκευαστής κοσμημάτων, μηχανικός ή καλλιτέχνης και αναζητάτε ειδικά υλικά που χρησιμοποιούνται για συγκεκριμένους βιομηχανικούς σκοπούς, όπως στην οδοντιατρική, τη χύτευση, την ηλεκτρονική και την κεραμική.
Είτε είστε νέος στις 3D εκτυπώσεις είτε έμπειρος κατασκευαστής που επιθυμεί να πειραματιστεί με νέες επιλογές υλικών, αυτός ο οδηγός θα σας βοηθήσει να εξερευνήσετε όλες τις δυνατότητες χρήσης διαφορετικών υλικών, με τις οποίες μπορεί να λειτουργήσει ο εκτυπωτής σας.
FDM
Το PLA είναι κατασκευασμένο από βιολογικά υλικά, όπως το άμυλο καλαμποκιού, το ζαχαροκάλαμο και η ρίζα ταπιόκας, τα οποία το καθιστούν βιοδιασπώμενο. Όταν θερμαίνεται, εκπέμπει ένα γλυκό άρωμα που μυρίζει παρόμοια με το σιρόπι. Αντίθετα από το ABS, δεν εκπέμπει τοξικές αναθυμιάσεις, οπότε δεν χρειάζεται ειδικό περίβλημα. Σε γενικές γραμμές, το PLA είναι λιγότερο ιδιοσυγκρασιακό και απαιτεί μια χαμηλότερη θερμοκρασία εκτύπωσης από το ABS και δεν χρειάζεται θερμαινόμενη πλάκα κατασκευής. Η συγκόλληση των διαδοχικών στρωμάτων είναι πολύ δυνατή με το PLA, ωστόσο το ίδιο το υλικό είναι εύθραυστο και είναι πολύ πιθανό να σπάσει ή να ραγίσει σε περίπτωση πτώσης. Αν χρειάζεστε κάτι για μηχανικούς σκοπούς, τότε ένα πιο σκληρό υλικό είναι σίγουρα πιο κατάλληλο.
Το PET είναι τόσο εύκαμπτο και ανθεκτικό, γεγονός που το καθιστά ένα καλό υλικό για λειτουργικά ποιοτικά προϊόντα μηχανικής. Είναι χημικά ανθεκτικό και δεν απορροφά το νερό, όπως πολλά άλλα υλικά. Το PET έχει παρόμοιο εύρος τιμών με το PLA και το ABS και είναι μηχανικά παρόμοιο με το ABS, αν και μπορεί να εκτυπωθεί χωρίς θερμαινόμενη πλάκα κατασκευής και εξωθείται μεταξύ των 220-250 °C. Η συγκόλληση των στρώσεων είναι πολύ δυνατή, γεγονός που ευνοεί τη χρήση της σε μηχανικά μέρη, drones και τεχνολογία που φοριέται.
Το HIPS χρησιμοποιείται κυρίως ως υλικό υποστήριξης για ABS και λειτουργεί σωστά όταν χρησιμοποιείται με FDM εκτυπωτή διπλής εξώθησης. Είναι ένα εξαιρετικό υλικό υποστήριξης επειδή διαλύεται εύκολα σε Limonene. Αυτό διευκολύνει την αφαίρεση των στηριγμάτων κατά τη διάρκεια της μετα-επεξεργασίας, αφήνοντας σας με μια «καθαρή» και ακριβή εκτύπωση. Αυτό είναι το ιδανικό υλικό για εκτύπωση σχεδίων με προεξοχές ή πολύπλοκα εξαρτήματα. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σαν PLA από μόνο του, ως ένα υλικό γενικής χρήσης.
Η τυπική ρητίνη είναι εξαιρετικό υλικό αν δημιουργείτε ένα πρωτότυπο ενός προϊόντος που δεν θα υποστεί έντονη πίεση από λειτουργική χρήση. Έρχεται σε διάφορα χρώματα και θα σας προσφέρει εκτυπώσεις με άψογο φινίρισμα λείας επιφάνειας. Εφόσον οι SLA εκτυπωτές είναι σε θέση να παράγουν λεπτότερες λεπτομέρειες σε εξαρτήματα, αυτή η ρητίνη χρησιμοποιείται συνήθως από μηχανικούς ή σχεδιαστές που δίνουν προτεραιότητα στην εμφάνιση της εκτύπωσης παρά στη λειτουργία.
FDM – SLA
Το ABS έχει υψηλότερο σημείο τήξης από άλλα νημάτια και απαιτεί μια θερμαινόμενη πλάκα κατασκευής για την αποφυγή στρέβλωσης. Είναι επίσης ελαφρώς πιο στιβαρή από το PLA, οπότε αν επιθυμείτε στιβαρότητα σε μια εκτύπωση, το ABS είναι ίσως η καλύτερη επιλογή. Η στιβαρότητα και η ανθεκτικότητα του θα δώσουν στην εκτύπωσή σας μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, ωστόσο έχει κακή αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία, οπότε δεν ενδείκνυται η χρήση της εκτύπωσης σε εξωτερικούς χώρους. Είναι επίσης γνωστό ότι το ABS εκπέμπει επιβλαβείς αναθυμιάσεις κατά την εκτύπωση, επομένως συνιστάται η χρήση ειδικού περιβλήματος και εξαερισμού.
Αυτή η ρητίνη είναι ειδικά κατασκευασμένη για ανθεκτικότητα και στιβαρότητα κρούσης. Όπως και το πλαστικό ABS, η σκληρή ρητίνη χρησιμοποιείται ιδανικά για λειτουργικά, μηχανικά εξαρτήματα. Μπορεί να αντέξει σε συνθήκες υψηλής πίεσης και τάσης στρέβλωσης πριν να υποστεί βλάβες.
Το PLA Fibre Carbon είναι δημοφιλές λόγω της υψηλής του στιβαρότητας και ανθεκτικότητας. Το νήμα από ανθρακονήματα της Proto-Pasta συνδυάζει PLA με 15% ίνες άνθρακα σε όγκο. Αυτό το νήμα έχει την τάση να είναι εύθραυστο, οπότε πρέπει να είστε ιδιαίτερα προσεκτικοί κατά τον εφοδιασμό του εκτυπωτή σας. Η στιβαρότητά του είναι τέλεια για εκτύπωση drone, αυτοκινήτων τηλεχειρισμού, ελίκων και πλαισίων. Οι πρόσθετες ίνες άνθρακα στο νήμα προϋποθέτουν, για το βέλτιστο αποτέλεσμα, μεγαλύτερα μεγέθη ακροφυσίων, ξεκινώντας από το ενδεικτικό των 0,4 mm.
Τα εύκαμπτα νημάτια είναι συνήθως κατασκευασμένα από πολυουρεθάνη ή πολυαιθυλένιο. Μπορεί να συναντήσετε δυσκολίες κατά την εκτύπωση, καθώς το νήμα τείνει να λυγίζει στον εξωθητήρα, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει στρεβλώσεις στην εκτύπωση. Για καλύτερα αποτελέσματα συνιστάται η εκτύπωση με εξωθητήρα άμεσης κίνησης και με υψηλότερες θερμοκρασίες εξέλασης. Η επιβράδυνση των ταχυτήτων εκτύπωσης θα βοηθήσει επίσης στην αποφυγή των στρεβλώσεων. Για πιο λεπτομερείς οδηγίες σχετικά με τον τρόπο επιτυχούς εκτύπωσης με εύκαμπτο νήμα, ελέγξτε το ιστολόγιό μας.
Το SLA διαθέτει επίσης εύκαμπτη ρητίνη, που επιτρέπει την εκτύπωση εύκαμπτων και λειτουργικών εξαρτημάτων. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για πρωτότυπα εργονομικών εφαρμογών, όπως χερούλια και λαβές κάθε είδους. Αν και οι εκτυπωτές FDM απαιτούν μερικές φορές ειδικά ακροφύσια για εκτύπωση ευέλικτου νήματος, οι εκτυπωτές ρητίνης δεν απαιτούν ειδικά πρόσθετα για εκτύπωση με εύκαμπτη ρητίνη.
Τα εργαστήρια μόλις έθεσαν σε κυκλοφορία ένα υλικό, το οποίο έχει θερμοκρασία θερμικής εκτροπής στους 289°C στα 45 MPa, το υψηλότερο μέγεθος θερμικής αντοχής στην αγορά σε αυτό το επίπεδο πίεσης. Αυτό το καθιστά το τέλειο υλικό για εφαρμογές που εκθέτουν την εκτύπωση σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως πρωτότυπα μούχλας, περιβαλλοντικές δοκιμές και ρευστοποιήσεις.
Η ανθεκτική ρητίνη είναι ρητίνη χαμηλής τριβής και μεγάλης αντοχής στην κρούση, που προσιδιάζει στο πολυπροπυλένιο. Αυτό το υλικό είναι πολύ καλό για πρωτότυπα καταναλωτικών προϊόντων και εξαρτήματα που θα υποστούν φθορά, όπως σφαιρικές συνδέσεις και έδρανα.
FDM – SLA
Το αγώγιμο PLA προσφέρει μια σειρά επιλογών για βασικές, χαμηλής τάσης εφαρμογές. Παραδείγματα εφαρμογών περιλαμβάνουν εργασίες με LED και Arduino. Γενικός κανόνας του αγώγιμου PLA είναι η επιτυχής χρήση του σε οποιαδήποτε εφαρμογή μπορεί να τρέξει μέσω μιας αντίστασης των 1000 Ω. Αν και το υλικό είναι ανθεκτικό, δεν πρέπει να χρησιμοποιείται για βαριές μηχανικές εφαρμογές. Το αγώγιμο PLA μπορεί συγκολληθεί σε εκτύπωση τυπικού PLA, που είναι πολύ χρήσιμο αν επιθυμείτε να εκτυπώστε τα κυκλώματα πάνω σε μια κανονική εκτύπωση PLA.
Η χυτευόμενη ρητίνη χρησιμοποιείται για την κατασκευή καλουπιών επένδυσης χυτεύματος σε υψηλή λεπτομέρεια. Σχεδιάστε το μέρος σας στο CAD, εκτυπώστε το με ένα χυτευόμενο υλικό, και χρησιμοποιήστε αυτό το εκτυπωμένο μέρος στην χύτευση επένδυσης, όπως θα κάνατε με ένα μοντέλο κεριού. Οι εύκαμπτες ρητίνες καίγονται καθαρά αφήνοντας ελάχιστη τέφρα ή μικρά υπολείμματα, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για εξαρτήματα όπως κοσμήματα, μινιατούρες ή μικρά μηχανικά εξαρτήματα.
Η κεραμική ρητίνη αποτελεί καλή επιλογή για καλλιτέχνες ή άτομα με εφαρμογές πολύ υψηλών θερμικών απαιτήσεων. Η διαδικασία εκτύπωσης είναι παρόμοια με τις άλλες ρητίνες, ωστόσο έχετε τη δυνατότητα να το πυρακτώσετε και να το γυαλίστε το στο τέλος της εκτύπωσης.
Υπάρχουν πολλές διαφορετικές βιοσυμβατές ρητίνες στην αγορά, με διαφορετικές πιστοποιήσεις. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία χειρουργικών οδηγών, αποκλειστικά για την επίτευξη αυξημένης ακρίβειας κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης και τη βελτιστοποίηση των κλινικών αποτελεσμάτων.
FDM
Τα νήματα όπως το Woodfill και το Laywood είναι κατασκευασμένα από έναν συνδυασμό εκχύλισης πλαστικού με ίνες ξύλου και πολυμερή συνδετικά, που του επιτρέπουν εξώθηση παρόμοια με το PLA. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει ένα εφέ καθαρών στρωμάτων σαν το πραγματικό ξύλο και σας επιτρέπει να μιμηθείτε μια εμφάνιση και αίσθηση ξύλου στην εκτύπωση. Επειδή τα νήματα ξύλου είναι βασισμένα σε PLA, δεν απαιτούν θερμαινόμενη πλάκα κατασκευής για την εκτύπωση. Μπορείτε εύκολα να αλλάξετε το χρώμα του νήματος αλλάζοντας τη θερμοκρασία. Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την μετα-επεξεργασία εκτυπώσεων ξύλου, ελέγξτε το ιστολόγιό μας.
Αυτό το νήμα έχει την ιδιότητα να αλλάζει χρώμα με την έκθεση σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Διαφορετικές ποικιλίες φέρουν επίσης διαφορετικά χρώματα – κάποια μετατρέπονται από μπλε σε πράσινο και άλλα από γκρι σε λευκό – και η λίστα συνεχίζεται. Το νήμα βασίζεται σε υλικό PLA οπότε δεν απαιτεί θερμαινόμενη πλάκα κατασκευής. Υπάρχει ένα ακόμη νήμα με βάση το PLA, το οποίο αλλάζει χρώματα με την έκθεση στο φως. Το θερμοχρωμικό PLA έχει έναν αριθμό τακτικών εφαρμογών, από τη βιομηχανία κινητών τηλεφώνων μέχρι και καταναλωτικά προϊόντα.
Τα μεταλλικά νήματα είναι κατασκευασμένα συνδυάζοντας PLA με σκόνη μετάλλου. Τα τέσσερα πιο δημοφιλή μεταλλικά σύνθετα υλικά είναι ο μπρούτζος, ο χαλκός, ο χάλυβας και ο σίδηρος. Η μεταλλική σκόνη κάνει την εκτύπωση περίπου τέσσερις φορές βαρύτερο από το τυπικό PLA. Αν και έχει την εμφάνιση και την αίσθηση του μετάλλου όταν εκτυπωθεί, απαιτείται μετα-επεξεργασία για να επιτευχθεί ένα πλήρες αποτέλεσμα. Πριν από τη μετα-επεξεργασία, το μπρούτζινο PLA συνήθως έχει μια θαμπή, τραχιά εμφάνιση και ο στόχος είναι να φέρουμε χάλκινα σωματίδια στην επιφάνεια του αντικειμένου. Ρίξτε μια ματιά στο ιστολόγιό μας στο κεφάλαιο με τις μεταλλουργικές μεταλλάξεις κατά την μετα-επεξεργασία για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με την αμμοβολή και την ομαλή εκτύπωση μετάλλων.
