3D-печать становится доступнее, она открывает новые возможности для хобби и бизнеса. Напечатать можно что угодно — от игрушек до медицинских протезов и деталей реактивного двигателя. Однако покупки 3D-принтера, изучения тонкостей его работы недостаточно, чтобы получить качественный результат. Важен и материал для 3D-печати. Как его выбрать? Главные ориентиры — назначение детали, ее свойства, характеристики, конечная стоимость.
Мы уже рассказывали о технологиях 3D-печати — ознакомьтесь с нашей статьей, чтобы понять, какая лучше подойдет для ваших целей. А здесь мы перейдем к обсуждению материалов для 3D-печати, расскажем об их видах, технических характеристиках, свойствах и предоставим много другой интересной информации.
Пластик в технологии FDM/FFF
Популярный материал в аддитивном производстве — пластик. Пластиковые модели прочные, яркие, долговечные.
Разработчики предлагают разные виды пластика: базовые, инженерные, профессиональные. Ежегодно на рынке появляется все больше новых производителей, новых филаментов. Однако для персонального пользования по-прежнему выбирают привычные пластики: ABS, PLA, SBS и PET, а при масштабном производстве задействуют нейлон — про него мы уже рассказывали. Далее — о каждом подробнее.
ABS
Материал легкий, прочный, устойчивый к абразивному износу, он не боится низких температур — за это и стал востребованным. ABS подходит для печати деталей, которые рассчитаны на многократное использование. Из него сделаны детали LEGO — невероятно прочные. Бонусом становится дешевизна.
Но есть и недостатки. При плавлении ABS выделяет резкий запах. Испарения токсичные, при их вдыхании может закружиться голова, появиться тошнота, поэтому печатать нужно в помещении с хорошей вентиляцией.
Минус — высокая температура плавления: 210-260°С. При резком перепаде температур пластик деформируется, поэтому без подогреваемой платформы не обойтись. ABS боится химически агрессивных веществ: разрушается при контакте с кислотами, щелочами и растворителями. Пластик теряет прочность при взаимодействии с УФ-лучами.
ABS — отличный пластик для игрушек, чехлов телефонов, ручек инструмента, держателей штекеров для автомобилей. Его используют при производстве бюджетных прототипов и моделей для научно-исследовательских объектов и инженеров.
Нужны еще подробности о пластике ABS? Узнайте о них в нашем блоге: ABS пластик для 3D-принтера: настройки печати, советы, применение.
HIPS
Мягкий пластик. В основном его используют в сочетании с ABS при двухэкструдерной печати в качестве растворимых конструкций поддержки. Все за счет его свойств: температура плавления с ABS одинаковая, у этих пластиков низкая спекаемость.
Поверхность HIPS гладкая, устойчивая к появлению царапин и потертостей. Материал не боится высоких температур, его легко окрасить за счет белого полупрозрачного цвета.
Есть недостатки — уязвимость к кислотам, щелочам, растворителям. Из-за контакта с химически агрессивными веществами пластик блекнет, разрушается. При отрицательных температурах HIPS становится хрупким, а при воздействии ультрафиолета — приобретает желтый оттенок, ломкость. Использование деталей из HIPS на солнце или на холоде сокращает их срок службы — учитывайте это.
PLA
Или полимолочная кислота. Его температура плавления находится в диапазоне 180-230ºС, поэтому во время печати не нужен подогреваемый стол.
Начнем с плюсов. Пластиком легко печатать, поэтому его любят новички. Он быстро плавится, не прилипает к поверхности, практически не дает усадки — все это снижает вероятность получить брак.
PLA — экологически чистый пластик, безопасен для здоровья. Его изготавливают из обновляемого природного сырья — сахарного тростника или кукурузного крахмала. Материал выпускают в разных цветах, поскольку он легко пигментируется. Пластик отличает прочность при растягивающих нагрузках — превосходит ABS.
У отпечатков из PLA есть недостатки:
- хрупкость, чувствительность к высоким температурам;
- склонность к деформациям при нагрузках;
- сокращение срока службы при эксплуатации на открытом воздухе, поскольку филамент биоразлагаемый.
В каких случаях можно использовать пластик PLA? Если эстетичность напечатанной модели важнее прочности. Он не подходит для печати изделий для механического использования. Область применения — прототипы, сувениры, реквизиты. Можно использовать пластик PLA для мелкого ремонта деталей для интерьера, печати механизмов для игрушек. Он подходит для создания ярких, детализированных моделей.
Получите больше информации о пластике PLA — загляните в наш блог: PLA-пластик для 3D-печати.
PETG
Это модифицированный гликолем пластик. Полимер востребован при производстве бутылок для воды.
PETG ударопрочный, но при этом мягкий. За счет сочетания этих качеств он устойчив к износу. Пластик конкурирует с популярными филаментами и выигрывает: прочнее и долговечнее по сравнению с PLA, не такой хрупкий, как ABS. Благодаря таким свойствам PETG идеален для печати механически нагружаемых деталей.
Еще один плюс — хорошие тепловые характеристики: при охлаждении пластик практически не усаживается. У PETG сильная адгезия к себе, поэтому при наслоении он хорошо спекается, что увеличивает прочность готового отпечатка. Но из-за такого свойства возникают трудности: сложнее отделить отпечаток от рабочего стола и удалить поддерживающие конструкции.
Можно заказать PETG для печати игрушек, защитных деталей, продуктовых и медицинских контейнеров, корпусов электрических приборов.
Больше информации о PETG в нашем блоге: Все, что вам нужно знать о PETG-пластике для 3D-печати.
SBS
По-другому его называют стирол-бутадиен-стирольный каучук. Материал отличает низкая токсичность и минимальная усадка. Готовые отпечатки гибкие и прочные.
SBS не боится воды, поэтому детали из него допустимо использовать в условиях повышенной влажности. Еще один плюс — высокая прозрачность, которая при обработке сольвентом сопоставима с прозрачностью окрашенного стекла. Недостатки SBS — высокая температура экструзии (225-260°C), низкая межслойная адгезия.
В основном этот пластик используют для печати игрушек, прототипов, декора, светильников, упаковки.
PEEK
Этот пластик прочно занял позиции в обрабатывающей промышленности. Доступен в двух модификациях: нити для любых 3Д-принтеров FDM/FFF и порошок для SLS-печати. Чем так хорош полукристаллический термопласт? Свойствами. PEEK достойно выдерживает перепады температур, механические напряжения, контакт с химически агрессивными веществами.
Энтузиастами и любителями 3D-печати PEEK практически не используется. На это есть ряд причин: нужен принтер с температурой экструдера до 400°C, с возможностью нагрева камеры до 120 °C и рабочей платформы — до 230°C. При несоблюдении условий могут возникнуть сложности с отсоединением отпечатка от стола, что нередко становится причиной брака. Еще один минус — цена.
Где используют PEEK? В медицине, автомобильной, аэрокосмической промышленности. Материал термостойкий и износостойкий, поэтому его часто применяют для замены металлических деталей. Он незначительно проигрывает по прочности металлу, но весит в несколько раз меньше.
ASA
ASA — альтернатива ABS. Свойства этих пластиков схожи, но ASA лучше противостоит погодным воздействиям. На солнце детали из ABS желтеют, становятся хрупкими. Такого не случится с ASA: пластик устойчив к ультрафиолету, перепадам температур, высокой влажности. Работать с ним так же легко, как с ABS, но из-за выбросов стирола нужно соблюдать осторожность при печати на открытых принтерах.
Недостатки ASA:
- цена — выше, чем у аналогов;
- необходимость в разогреве экструдера до 230-260°С;
- потребность в хорошем проветривании помещения.
Надежность и долговечность ASA делают этот филамент востребованным в автомобилестроении, строительстве, судостроении, электронике, производстве садовой техники. Можно напечатать что угодно — от скворечника до кузовных запчастей автомобиля.
Поликарбонат (PC)
Прочный материал для технического применения. Он выдерживает высокие температуры — до 150°C без деформаций. Особую ценность в аддитивном производстве представляет его стойкость к ударам, прозрачность. По сравнению со стеклом его плотность меньше, а прозрачность — высокая. За счет сочетания таких свойств поликарбонат стал востребованным при производстве пуленепробиваемых стекол, защитных экранов, масок для подводного плавания.
Однако он не обошелся без минусов: требует высоких температур — 270-310ºС, дает значительную усадку при полимеризации. Высокая гигроскопичность пластика может привести к дефектам при печати, снизить прочность модели при сжимании.
Подробная информация о PC у нас в блоге: Возможности поликарбоната в 3D-печати
TPU
Термопластичный эластомер. Его свойства приближены к резине: такой же гибкий, эластичный, даже на морозе, прочный на истирание. Материал устойчив к температурному воздействию, сильно растягивается, не рвется. Он не боится контакта с маслами, смазками, разными растворителями. Отпечатки не теряют свойств при нагреве до 150°C, воздействии ультрафиолета.
Минусы тоже есть — повышенная гигроскопичность и сложная постобработка.
TPU используют в легкой промышленности: производят ортопедические стельки и эластичные подошвы. Его применяют для печати датчиков и корпусов приборов для аэрокосмической отрасли, шин — для автомобильного сектора. Эластомером часто печатают игрушки, чехлы для телефонов, функциональные прототипы.
ULTEM/PEI
Инженерный термопласт для конструкторских проектов. Его выпускают в черном, янтарном, перламутровом и бежевом цвете. ULTEM — это торговое название единственной марки нитей PEI, доступных в настоящее время на рынке. Встречается две модификации материала ULTEM 9085 и ULTEM 1010.
Рассмотрим подробнее их свойства:
- ULTEM 9085. Оптимальное соотношение прочности и веса: детали из этого пластика по ударной вязкости сопоставимы с металлическими аналогами, но весят в несколько раз меньше. Материал выдерживает высокие температуры, хорошо противостоит воздействию открытого огня. Ему не страшны контакты с разными химическими веществами, например, спиртами, автомобильными техническими жидкостями и водными растворами.
- ULTEM 1010. Среди всех пластиков у ULTEM 1010 самая высокая прочность на разрыв. Благодаря такой особенности детали из него получаются долговечными. Материал термостабильный — достойно выдерживает стерилизацию паром. Этот пластик получил сертификацию для работы с пищевыми продуктами.
В целом свойства двух материалов схожи, но различия есть: ULTEM 1010 более жесткий, он устойчивее к высоким температурам. ULTEM 9085 превосходит аналог по ударопрочным характеристикам, им удобнее печатать.
Минусы материала — цена и особенные требования к 3D-принтеру: он должен быть оснащен цельнометаллическим экструдером с нагревом до 360‑390 °C, подогреваемой платформой и закрытой термокамерой.
ULTEM подходит для печати:
- Аналитического контрольно-измерительного оборудования.
- Электрических изоляторов.
- Медицинских приборов для одно- и многоразового использования.
- Конструктивных компонентов.
- Проводных соединительных корпусов.
Пластик используют в медицине, пищевой, аэрокосмической, автомобильной промышленности и других отраслях.
NYLON
Среди других пластиков лидер в плане прочности, долговечности и гибкости. Сочетает массу преимуществ: цена — доступная, эластичность — высокая, межслойная адгезия и износостойкость — на высоте. Стойкость полимера к высоким температурам выше по сравнению другими пластиками, например, ABS, PLA и PETG. Отпечатки можно красить обычной или аэрозольной краской.
У нейлона есть минусы. Он сильно усаживается, что повышает вероятность деформации отпечатка. Работать им сложнее, чем ABS, PLA и PETG. NYLON гигроскопичный — способен поглощать влагу из воздуха, поэтому хранить его нужно только в герметичной упаковке. Отпечатки сложно обрабатывать: из-за устойчивости к трению нужно много времени и сил на шлифовку поверхности.
Варианты применения: механические детали, требующие устойчивости к износу и легкости (шестеренки, петли и т.д.), функциональные модели, обувь, детали одежды, медицинские ортезы.
В интернет-магазине 3DVision большой выбор пластика для 3D-печати: можно подобрать материал для хобби, науки или бизнеса. Есть продукция отечественных и зарубежных производителей. Доступные цены, предусмотрена доставка во все регионы России.
Фотополимерная смола в технологиях SLA, MJM, MJP, DLP и LCD
SLA-принтеры — то, что нужно для создания миниатюрных, детализированных моделей. Для печати они используют фотополимерные смолы. Это светочувствительные полимеры, которые застывают при воздействии лазерного луча и УФ-излучения.
В составе фотополимерных смол олигомеры, мономеры, фотоинициаторы и добавки. Фотоинициаторы поглощают свет, в результате чего происходит полимеризация смолы.
Фотополимерные смолы универсальные: можно изменять их рецептуру, чтобы получать материалы с новыми свойствами. Производители изменяют объем олигомеров, мономеров, фотоинициаторов, добавок и предлагают смолы с уникальными свойствами. Можно выбрать материал с нужной эластичностью, твердостью, прозрачностью, цветом, температурной и химической устойчивостью.
Благодаря печати смолами можно создать четкие отпечатки с высоким уровнем детализации, но есть минус — хрупкость деталей.
Лазерная стереолитография внедрилась в разные отрасли. С помощью этой технологии создают мастер-модели для литья, хирургические шаблоны, временные коронки, тестовые образцы.
Перед покупкой SLA-принтера для печати смолами учитывайте минусы стереолитографии:
- расходные стоят дорого;
- перед печатью придется настраивать разные параметры: экспозицию, скорость перемещения лазерной головки или протектора, глубину резкости и т.д.;
- печатать нужно в хорошо проветриваемых помещениях, поскольку у большинства смол неприятный запах, а некоторые из них — токсичные.
- область построения ограничена размерами ванночки принтера.
Качественные фотополимерные смолы российских и зарубежных брендов можно купить в магазине 3DVision. Сертифицированная продукция, гарантия качества, быстрая доставка или самовывоз.
Воск в технологиях MJM и MJP
Многоструйное моделирование схоже с технологией струйной печати: материал послойно напыляют с помощью сопел на платформу, после чего он застывает.
Печать воском востребована в литейном производстве, ювелирном деле, медицине, автомобильной и легкой промышленности. Воск вытапливается без остатка, а готовые отпечатки не требуют сложной постобработки — в этом преимущество многослойного моделирования MJM и MJP.
Напечатать можно практически любые конструкции, при этом качество не пострадает. Но не забывайте про хрупкость восковых отпечатков, особенно когда дело доходит до постобработки модели.
Для печати на 3D-принтерах можно одновременно использовать два типа воска:
- Основной. Плавится при температуре ± 70°C (в зависимости от типа расходного материала). В основном с его помощью создают функциональные прототипы.
- Воск для поддержки. Его особенность — более низкая по сравнению с основным температура плавления.
Купите воск для печати на 3D-принтерах в магазине 3DVision. У нас приемлемые цены, разные способы оплаты, доставка по всей стране.
Полиамид (нейлон) в технологии SLS
Полиамид устойчив к высокой температуре и абразивному износу. Отпечатки из него получаются надежными, но они гигроскопичные: из-за высокой пористости впитывают влагу из воздуха. Срок службы деталей можно увеличить — закрыть поры с помощью окрашивания поверхности.
Производители предлагают большое количество полиамидов для SLS-печати. Есть биосовместимые материалы и те, которые можно использовать в пищевой индустрии. Однако для печати таких деталей требуются специально оборудованные помещения.
Есть несколько типов полиамидов, используемых в SLS-печати, такие как PA12, PA11, PA12cf, PA12gf, полистирол. Рассмотрим их отдельно.
PA12
Особенность материала — низкая концентрация амидов, за счет чего нейлон PA12 демонстрирует минимальное влагопоглощение и превосходную стойкость к химическим веществам. Отпечатки из него не боятся УФ-излучения, поэтому их можно использовать на открытом воздухе. РА12 удобен в работе, поэтому подходит и профессионалам, и новичкам.
Рассмотрим преимущества нейлона РА12 для SLS:
- Оптимальное сочетание прочности и гибкости — делает материал идеальным для разных отраслей и сфер.
- Химическая стойкость: нейлон достойно выдерживает контакт со смазками, маслами, углеводородами, растворителями. Это свойство позволяет использовать его в химической промышленности, автомобилестроении, медицине.
- Стойкость к деформациям. Напечатанные детали не деформируются при физических нагрузках или при эксплуатации на улице: сохраняют размеры и формы.
РА 12 не лишен недостатков. Он не подходит для печати толстых деталей и массивных компонентов. Его не стоит использовать для отпечатков с большими плоскими поверхностями — есть риск их деформации. Во время печати материал греется. Охлаждение деталей с разной скоростью приводит к возникновению внутренних напряжений, из-за чего они изгибаются. Избежать этого можно — потребуется качественная постобработка или адаптация детали для сохранения стабильных размеров.
Полиамид РА 12 востребован в таких отраслях:
- Аэрокосмическая промышленность. Производство обтекателей и внутренних конструкционных деталей самолетов, ракет, космических аппаратов. Компоненты получаются легкими, прочными.
- Газовая и нефтяная промышленность. Производство гибких трубопроводов и деталей, устойчивых к химически агрессивным жидкостям и средам: газу, нефти.
- Автомобилестроение. Изготовление деталей двигателей, прокладок, кузовных компонентов.
- Активный отдых, спорт. С помощью материала изготавливают теннисные ракетки, тренажеры, педалей для велосипедов и другого спортивного инвентаря.
- Электроника. Полиамид используют для изолирования проводов, кабелей, изготовления разъемов, корпусов электронной техники.
- Мода. Востребован при производстве аксессуаров: пряжек, ремней, очков, декора для обуви и одежды.
PA12 GF или Nylon 3200 Glass-filled
Это стеклонаполненный нейлон. Материал прочный, долговечный — эти свойства особенно важны для разных отраслей промышленности. Его используют для производства шестеренок, петлей и других функциональных деталей для транспортных средств. РА12 хорошо противостоит высоким температурам, механическим нагрузкам. Он не деформируется, отличается стойкостью к абразивному износу.
PA12 CF
Композит, укрепленный углеродным волокном. Он хорошо рассеивает электростатический заряд, не боится высоких температур, отличается высокой жесткостью. По сравнению с модификацией РА 12, PA12 CF практически не дает усадки. За счет углеродного волокна можно получить детали высокой жесткости при сниженной массе.
Варианты применения PA12 CF: детали для автомобилей, квадрокоптеры, инструменты, заменители металлических деталей.
РА11
Эластичный конструкционный материал с низкой плотностью. Его свойства схожи с полиамидом РА12. Он превосходит аналог по ударной прочности даже при эксплуатации в условиях низких температур. За счет стойкости к износу, детали из РА11 могут работать в абразивной среде.
Напечатанные из РА11 детали хорошо поддаются постобработке: их можно отполировать, сварить или склеить. Они стойко выдерживают статические и динамические нагрузки, не гигроскопичные, не изменяют свойств при контакте с жирами, щелочами, кислотами и растворителями.
Варианты применения РА11:
- электроизоляционные детали;
- мелкомодульные шестерни;
- золотники;
- манжеты.
РА11 применяют в автомобильной, пищевой, аэрокосмической промышленности, медицине, судостроении, строительстве.
Полистирол
Безопасный экологичный материал. У полистирола практически нулевая зольность, поэтому его применяют исключительно для изготовления мастер-моделей для литья. Преимущества — низкая ударная вязкость, небольшая температура плавления. Материал не подходит для производства функциональных деталей.
Металл в технологии SLM
Металл — сложный для работы материал, особенно если вы делаете первые шаги в аддитивных технологиях. В основном для 3D-печати металлом используют сплавы в форме порошка.
Порошкообразные металлические материалы дороже, чем не порошкообразные (например, заготовки или прутки). Деталям необходима постобработка, что может привести к более низкой точности геометрии и размеров. Проектирование металлических 3D-деталей может быть сложным и требовать услуг инженеров, а размер деталей ограничен объемом камеры 3D-принтера.
Производители предлагают разные виды порошкообразных материалов. Востребованные — титан, алюминий и его сплавы, никелевые сплавы, нержавеющая сталь и др. Они покрывают потребности большинства отраслей промышленности — от аэрокосмической до медицинской.
Титан TiAl6V4
Востребованный в аддитивном производстве материал. Несмотря на низкую плотность, он прочный. Титан TiAl6V4 отличается высокой коррозионной стойкостью, он биосовместимый. По сравнению с другими сплавами весит меньше.
Напечатанные титаном детали обладают механическими свойствами, сопоставимыми с фрезерованными металлическими изделиями. А выигрышное сочетание свойств материала и возможности аддитивных технологий сокращать отходы, создавать сложные и легкие конструкции позволила широко использовать материал, несмотря на высокую цену.
Области использования титана TiAl6V4:
- аэрокосмическая промышленность;
- биомедицина;
- стоматология;
- автомобилестроение;
- оборонная промышленность;
- химическая промышленность;
- энергетика;
- ювелирное дело.
Алюминий AlSi10Mg
Легкий, но прочный. Среди его преимуществ превосходная теплопроводность, стойкость к коррозии и деформации при тепловых и физических воздействиях. Материал прочен на разрыв, отличается тепло- и электропроводностью. Его используют для прототипирования и научных исследований.
Алюминий AlSi10Mg открывает новые горизонты в автомобильной, авиационной и аэрокосмической промышленности. Он позволяет объединить прочность металлического сплава с гибкостью аддитивного производства.
Алюминий AlSi10Mg используют в архитектуре, дизайне. С его помощью можно создавать изящные формы для проектов любой сложности, например, уникальную мебель, элементы фасадов зданий и многое другое.
Медный сплав CuSn10
Филамент для медной печати пластичный, устойчивый к атмосферной коррозии. Медный сплав экологичен, не боится морской воды, отличается хорошей электро- и теплопроводностью. Еще один плюс — пригодность к вторичной переработке.
Недостатки тоже есть, но они некритичные:
- при высоких температурах детали становятся менее прочными;
- по сравнению с алюминиевыми отпечатками медные весят больше;
- сплав не подходит для печати высоконагруженных деталей и конструктивных элементов;
- есть ограничения при использовании с продуктами питания.
Что можно напечатать медью? Автомобильные радиаторы, теплообменники, электрические разъемы и контакты, корпуса устройств, контактирующих с морской водой. Благодаря легкой обработке и получению гладких поверхностей медный сплав CuSn10 подходит для создания моделей и прототипов.
Нержавеющая сталь 316L(07Х18Н12М2)
Это низкоуглеродный сплав. Материал прочный — напечатанные им детали крепче аналогов, изготовленных по технологии литья и фрезеровки. К преимуществам сплава относят его пластичность, стойкость к атмосферной коррозии, хорошую теплопроводность. Материал используют в разных отраслях промышленности: автомобилестроении, аэрокосмическом секторе, медицине, пищевой индустрии.
Inconel 718
Сплав на основе никеля и хрома. Сопротивление разрыву, термостойкость до 700 °C, прочность, неподверженность окислению и коррозии — лишь часть его преимуществ.
Inconel 718 — хороший выбор для создания функциональных прототипов, деталей для ракет, космических летательных аппаратов и автомобилей. Он стойко выдерживает серьезные механические нагрузки, не деформируется даже при экстремальных температурных условиях. Что можно напечатать сплавом? Детали реактивных двигателей, трубы, газовые турбины, помпы, лопасти, вентили.
Материалов для печати много, в нашем обзоре мы представили не все, а только самые популярные. При выборе ориентируйтесь на свойства филамента, его особенности, учитывайте поставленные цели — только так вы получите желаемый результат, сэкономите время и деньги.
Сложно выбрать материал для печати? Обратитесь к сотрудникам компании 3DVision. Мы много лет работаем с аддитивными технологиями, используем разное оборудование и материалы. Поделимся с вами опытом, подберем филамент под ваши задачи и 3Д-принтер.
Свяжитесь удобным способом:
- наберите номер +7 (800) 333-07-58,
- заполните форму для обратного звонка на сайте
- напишите сообщение на почту prototyping@3dvision.su.
Листая дальше, вы перейдёте на 3dvision.su