Промышленные применения AT & 3D решений для профессионалов

Руководство покупателя пластиковой нити для 3D-принтера - часть 2

Начало статьи по ссылке — часть 1

6 — Nylon (Нейлон), PA (Полиамид)

ЧТО ТАКОЕ НЕЙЛОН?

ePA (Nylon).jpg

Нейлон или полиамид, популярное семейство синтетических полимеров, используемых во многих промышленных применениях, является чемпионом в мире профессиональной 3D-печати. По сравнению с большинством других типов нитей для 3D-принтеров он занимает первое место в конкурсе на прочность, гибкость и долговечность.

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Еще одна уникальная особенность этой нити для 3D-печати состоит в том, что ее можно покрасить как до, так и после процесса печати. Есть у нейлона и недостаток — он, как и PETG, гигроскопичен, сильно впитывает влагу. Не забывайте хранить оба материала в прохладном, сухом месте, держите такие нити в идеальном состоянии, и это обеспечит лучшее качество отпечатков. А еще лучше — просушите его перед печатью.

В целом, существует много сортов нейлона, но среди самых распространенных для использования в качестве нити для 3D-принтера — 618 и 645.

 

СВОЙСТВА НИТИ ДЛЯ 3D ПРИНТЕРА: НЕЙЛОН (ПОЛИАМИД)

  • Прочность: очень высокая | Гибкость: высокая | Долговечность: высокая

  • Сложность использования: средняя

  • Температура печати: 240 °C — 260 °C

  • Температура стола: 70 °C — 100 °C

  • Усадка / деформация: значительная

  • Растворимый: нет

  • Пищевая безопасность: обратитесь к инструкции производителя

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ФИЛАМЕНТ НЕЙЛОН (ПОЛИАМИД)?

Используя преимущества нейлона — гибкость и долговечность, — этот филамент можно использовать для создания инструментов, функциональных прототипов или механических деталей (таких как петли, пряжки или долговечные шестерни), модельной оснастки.

 

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: высокая прочность, высокая гибкость, долговечность, самосмазывающийся материал

  • Минусы: как правило, дорогой, чувствительный к влаге, требует высокой температуры сопла и стола

Значительно улучшить эксплуатационные характеристики напечатанных из нейлона объектов можно применением нейлоновой нити, изготовленной с дополнительными наполнителями: стекловолокном или углеволокном.

 
PA-GF (стеклонаполненный нейлон)

Нейлон, армированный стекловолокном. По сравнению с чистыми нейлоновыми нитями, механическая прочность, жесткость, термостойкость и усталостная прочность у стеклонаполненного нейлона значительно улучшены, а усадка при 3D-печати — снижена. Более того, снижена гигроскопичность.

ePA-GF.jpg

«Беда» чистого нейлона — относительно низкая температура начала размягчения и термодеформации под нагрузкой — всего 50 °С. Победить этот эффект помогает наполнение нити углеволокном.

PA-CF (угленаполненный нейлон)

Экологически чистый материал на основе нейлона и 20% углеродного волокна. Легкая печать без запаха, матовый эффект. Высокая твердость, высокая жесткость, хорошая прочность, износостойкий материал, подходит для печати промышленных деталей. Температура деформации 120 °C, поэтому подходит для высокотемпературного использования. По сравнению с нейлоном имеет более низкую усадку и искажения. Уровень огнестойкости: UL94-V2.

ePA-CF.jpg

Полученный положительный опыт применения угленаполненного нейлона привел основных производителей филаментов к логичному решению о выпуске прочих сортов нитей термопластов, улучшенных за счет содержания углеволокна. Обзору различных предлагаемых вариантов таких композитных нитей посвящен следующий параграф настоящего Руководства.

7 — Угленаполненные нити


Когда такие типы нитей для 3D-принтеров, как PLA, ABS, PETG и нейлон, армированы углеродным волокном, в результате получается чрезвычайно прочный и жесткий материал с относительно небольшим весом. Такие соединения особенно выигрышны в структурных применениях, которые должны выдерживать самые разнообразные варианты конечного использования.

eABS МАХ.png

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Обратная сторона выдающихся свойств такого материала — повышенный износ сопла экструдера вашего принтера, особенно если оно сделано из мягкого металла, такого как латунь. Всего лишь 500 граммов этой экзотической нити для 3D-принтера заметно увеличат диаметр латунного сопла, поэтому, если вам не нравится частая замена сопла, рассмотрите возможность использования сопел из более прочного материала — стали или даже рубина.

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ УГЛЕНАПОЛНЕННЫЙ ФИЛАМЕНТ?

Благодаря своей структурной прочности и низкой плотности углеродное волокно является оптимальным вариантом для механических компонентов. Хотите заменить деталь в вашей модели автомобиля или самолета? Попробуйте этот филамент.

 

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: прочный и легкий материал, идеально подходит для функциональных применений

  • Минусы: вызывает ускоренный износ сопла 3D-принтера

8 — HIPS (ударопрочный полистирол)

В коммерческом производстве ударопрочный полистирол (HIPS) - сополимер, который сочетает в себе твердость полистирола и эластичность резины — обычно встречается в защитной упаковке и контейнерах, таких как футляры для компакт-дисков.

HIPS.jpg

В мире 3D-печати HIPS обычно играет другую роль. 3D-принтеры не могут печатать «по воздуху» — вот где появляются опорные конструкции. Выступающие элементы требуют некоторой структуры поддержки, и именно здесь HIPS действительно превосходен. Совместно с ABS в принтере с двумя экструдерами HIPS выступает как превосходный материал поддержки.

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Использовать HIPS в качестве материала поддержки достаточно просто. Напечатайте этим материалам структуры поддержки, где они необходимы, а потом аккуратно выломайте их пинцетом или иным подходящим инструментом. Если же добраться до напечатанной нитью HIPS поддержки сложно или невозможно, его можно растворить D-лимоненом. Также полезно прошприцевать D-лимоненом места контакта основной модели и HIPS-поддержки перед ее выламыванием.

К сожалению, использование HIPS в качестве поддерживающего материала ограничивает вас печатью основной детали только из ABS. Другие материалы для 3D-печати могут быть повреждены D-лимоненом. Зато HIPS и ABS хорошо печатаются вместе, потому что имеют одинаковую прочность, жесткость и близкую температуру печати.

На самом деле, несмотря на то, что HIPS изначально использовался в качестве материала поддержки, это достойный филамент и для основной печати. Он прочнее, чем PLA и ABS, деформируется меньше, чем ABS, и его легко склеивать, шлифовать и окрашивать.

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ HIPS?

Обладая многими характеристиками, сходными с ABS, 3D-нить для печати HIPS является хорошим универсальным решением для деталей, которые должны выдерживать износ, или для проектов, которые требуют материала под постобработку для достижения конечного вида.

 

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: Может использоваться и как материал поддержки, и как прочная основная нить для 3D-принтера

  • Минусы: требуется растворение относительно дорогим D-лимоненом для удаления поддержек, совместим только с ABS

9 — PVA (поливиниловый спирт)

Поливиниловый спирт (PVA) растворим обычной водой, и это его преимущество в полной мере используется в коммерческих целях. Общераспространенное его применение включает упаковку таблеток для посудомоечных машин или мешочки для рыболовной приманки (бросьте такой мешочек в воду и наблюдайте, как он растворяется, выпуская приманку).

PVA.png

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Тот же принцип применяется в 3D-печати, что делает PVA отличным вспомогательным материалом поддержки в сочетании с другой нитью в 3D-принтере с двойным экструдером. Преимущество использования PVA перед HIPS заключается в том, что его можно использовать для поддержки большего количества материалов, чем просто ABS.

Обратная сторона достоинств этого филамента в том, что обращаться с ним немного сложнее. При хранении также следует соблюдать осторожность — влага в атмосфере может повредить нить перед печатью. Сухие коробки и мешочки с силикагелем — необходимость, если вы планируете хранить катушку с PVA долго.

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ PVA?

Нить PVA — отличный выбор в качестве материала поддержки для печати сложных отпечатков с выступающими элементами.

 

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: широко применимый материал поддержки

  • Минусы: трудно обрабатывать, чувствителен к влаге

10 — Cleaning (Очищающая нить)

Этот филамент уникален в своём роде, потому что он единственный создан не для печати объектов. Он предназначен исключительно для прочистки сопла 3D-принтера от остатков любого рабочего материала после печати. Обратите внимание, что прочистка экструдера требуется не только, когда он уже засорен. Особенно полезно почистить сопло при переходе к построению другим цветом или от одного материала на другой, в особенности, если они не совместимы из-за сильно отличающейся рабочей температуры экструзии. Как же вы сможете продолжить работу филаментом с относительно низкой температурой плавления после печати тугоплавким, не удалив начисто его остатки из сопла? Также полезно держать экструдер в чистоте для продления его ресурса. Сделайте регулярное использование чистящей нити своей полезной привычкой.

eClean.jpg

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Обычная процедура применения очищающей нити выглядит следующим образом: нагрейте наконечник экструдера до температуры, немного превышающей рабочую для использовавшегося перед этим филамента. Для ее определения перед началом процедуры внимательно ознакомьтесь с информацией от производителя филамента, использовавшегося для печати. Сначала протолкните чистящую нить вручную (если конструкция вашего принтера подразумевает такую возможность) через очищаемый экструдер. Это нужно для удаления «пригоревших» остатков материала. Затем снизьте температуру до рабочей и подайте примерно 10 см чистящей нити в обычном режиме.

Несколько дополнительных моментов на заметку:

  • Температура «прочистки» зависит от того, какие типы нитей для 3D-принтера вы использовали ранее, и от того, какую нить вы планируете использовать следующей (рабочая температура чистящей нити: от 150 до 300 °C).

  • Как правило, нет необходимости единовременно использовать более 10 см очищающей нити.

  • Существуют и другие методы очистки, например, холодное удаление остатков использовавшегося филамента растворителем с последующей механической прочисткой.

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЧИСТЯЩУЮ НИТЬ?

Вам точно следует прочистить экструдер вашего 3D-принтера между использованием двух материалов с совершенно разными температурными режимами или цветами. Вообще говоря, очень полезно регулярно прогонять немного чистящей нити через нагревательный наконечник вашего 3D-принтера, например, после длительной (более суток) печати даже без планируемой смены типа филамента.

 

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: эффективно прочистит сопло при переходе между нитями разного цвета и/или различной рабочей температуры

  • Минусы: увеличивает время запуска печати при смене материалов

11 — Smooth (сглаживаемая нить)

eSmooth.jpg

Многие объекты, напечатанные на 3D-принтере, требуют глянцевой поверхности. Это формы для литья в силикон, элементы отделки прототипов мебели или другие чувствительные к гладкому виду детали. В таких случаях основной недостаток печати филаментом (послойного наплавления) играет очень неприятную роль. Как избавиться от характерной слоистой структуры, не применяя трудоёмкую и дорогую механическую постобработку? Отпечатанные объекты из ABS можно обработать в ацетоновой бане, но операция эта не самая приятная для пользователя принтера. Как быть? Ответ есть: применить легко сглаживаемый пластик, например, eSmooth китайского производителя eSUN.

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Печатать сглаживаемым филаментом не сложнее PLA, температурные характеристики близки, закрытая камера 3D-принтера не требуется. Построенный объект достаточно обработать обычным этиловым или изопропиловым спиртом и оставить на некоторое время, лучше на 8-9 часов. Спирт как бы оплавляет наружный слой, делая поверхность глянцевой. Однако, в процессе обработки мелкие внешние детали могут «оплыть» или раствориться вовсе. Поэтому не любая геометрическая форма изделия или оснастки выдержит такой способ сглаживания. Это следует учесть при выборе объекта для печати филаментом Smooth.

eSmooth1.pngeSmooth2.png

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ Smooth?

Этот интересный филамент рекомендуется использовать в случае, когда нужна очень гладкая поверхность отпечатанной детали, а механическая постобработка сложна или невозможна. Желательно, чтобы на поверхности отсутствовали мелкие значимые элементы конструкции или дизайна — они могут оплавиться спиртом. Зато детали с округлой поверхностью и плавными переходами получатся очень хорошо!

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: простой способ добиться гладкой поверхности вашего отпечатка на не самом сложном по конструкции 3d-принтере.

  • Минусы: повышенная по сравнению с ABS или PLA цена, невозможность обрабатывать предметы с мелкими поверхностными деталями.

12 — Wax3D (Восковая нить)

Хотите получить изделие из настоящей латуни, олова или другого металла? Это возможно! Сначала вы напечатаете выплавляемую литейную модель, используя восковую нить для 3D-принтера, и после нескольких дополнительных шагов ваш замысел обретет воплощение в металле.

wax1.jpgWax2.jpgWax3.jpg

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Этот процесс называется «литьем по выплавляемым моделям», и он работает примерно так:

Создайте прямую восковую форму, то есть восковую копию задуманного конечного металлического продукта.

Окуните форму в гипс или другой специальный состав и дайте ей высохнуть и затвердеть.

Поместите предмет с выплавляемой формой в печь. При достаточно высокой температуре воск будет таять, оставляя «негативное» пространство внутри оболочки, в которую должно быть отлито металлическое изделие.

Восковая нить для 3D-принтера значительно упростила первый шаг. По традиционной технологии, сначала нужно было подготовить металлическую пресс-форму на станке с ЧПУ, а уже в нее заливать воск для получения выплавляемой формы для литья металла.

При использовании этого или подобных воскоподобных материалов имейте в виду, что они намного мягче, чем большинство типов нитей для 3D-принтеров. Основные условия печати восковым филаментом:

  • Главное условие — ваш принтер должен уметь печатать при температуре экструдера 130оС.

  • Экструдер должен быть построен по схеме «Директ» (не Боуден!).

  • Желательна тефлоновая трубка до сопла для хорошего скольжения нити.

  • Регулируемый прижим толкающего колесика в широком диапазоне настроек.

  • Ещё желательно — шестерня подачи должна быть не на валу двигателя, а через редуктор. Двигатель греется и может дополнительно размягчать нить на протяжке.

  • В числе других мер может потребоваться модификация экструдера и нанесение клея для печати на стол вашего принтера.

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ВОСКОВУЮ НИТЬ?

Если вы отливаете детали из металлов, воскоподобные нити, такие как Filamentarno WAX3D, могут предоставить вам больше возможностей, позволяя напрямую печатать сложные 3D-объекты, встраиваясь в рабочий процесс литья по выплавляемым моделям.

 

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: создание выплавляемых форм с помощью 3D-принтера

  • Минусы: требуется определенный тип конструкции экструдера и печатной платформы, ограниченное применение

13 — ASA (Акрилонитрил-стирол-акрилат)

Конечно, ABS хорош, но у него есть свои недостатки: отпечатки из ABS имеют тенденцию к денатурации и пожелтению, если их оставить на открытом воздухе под воздействием прямых солнечных лучей. Вот почему производители пластмасс нашли альтернативу — акрилонитрил-стирол-акрилат (ASA), атмосферостойкий аналог ABS-пластика, который изначально был разработан для наружного «уличного» использования. Отсюда и основное его применение — в автомобильной промышленности.

eASA.png

ASA обладает высокой жесткостью, устойчивостью к разбавленным кислотам, минеральным смазочным маслам, дизельному топливу. В отличие от ABS, ASA пластик стоек к действию УФ-излучения. Материал не желтеет на открытом воздухе, легок в переработке. Ассортимент ASA включает марки с повышенным и пониженным блеском. Основное применение ASA-пластика — производство плафонов ламп, наружных деталей автомобилей (зеркала заднего вида), светотехнических изделий.

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

Помимо того, что такая нить для 3D-принтера прочная и относительно простая для печати, ASA также чрезвычайно устойчив к повторному нагреву и, что наиболее важно, к изменениям формы и цвета.

Еще одним небольшим преимуществом использования ASA по сравнению с ABS является то, что он меньше деформируется во время печати. Но будьте осторожны с тем, как вы настраиваете свой охлаждающий вентилятор — ASA может легко полопаться, если во время печати установлен слишком мощный обдув.

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ НИТЬ ASA?

Для различных предметов наружного «уличного» применения — от сменных крышек электрических розеток и элементов архитектурной отделки до нестандартных садовых гномов и скворечников.

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: отлично подходит для функциональных изделий, особенно автомобильных деталей

  • Минусы: подвержен растрескиванию в процессе печати при избыточном обдуве

14 — PP (Полипропилен)

Полипропилен (PP) является прочным, гибким, легким, химически стойким и безопасным для пищевых продуктов, что может объяснить его широкий спектр применения, включая конструкционные пластики, упаковку для пищевых продуктов, текстиль и банкноты.

PP.png

 

ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ НА ЗАМЕТКУ

К сожалению, как тип нити для 3D-принтера, PP печатается с большими трудностями, часто демонстрируя сильную деформацию и слабую адгезию к столу. Если бы не эти проблемы, PP мог бы составить серьезную конкуренцию PLA и ABS как популярным типам нитей для 3D-печати, учитывая его сильные механические и химические свойства.

Поскольку многие предметы домашнего обихода сделаны из полипропилена, можно утилизировать старый мусор и переработать его в новую нить для 3D-печати.

 

КОГДА СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ НИТЬ Полипропилен?

Если вы можете взять под контроль деформацию PP, то для большинства отпечатков, требующих выносливого и легкого материала, PP подойдет отлично. Тем не менее важно отметить: хотя материал находит широкое применение в промышленном изготовлении упаковки для пищи и лекарств благодаря своей безопасности при использовании в контакте с пищевыми продуктами, процесс 3D-печати FDM сводит это на нет. Виноваты сотни (если не тысячи) ложбинок слоев, в которых могут завестись бактерии — так что лучше не пытаться.

 

РЕЗЮМЕ

  • Плюсы: высокие механические свойства, химическая стойкость

  • Минусы: трудно печатать, склонен к деформации, плохая адгезия к столу

Продолжение статьи по ссылке...

Поделиться статьёй: