Пластик для 3d печати: какой ПРАВИЛЬНО выбрать и НЕ ПЕРЕПЛАТИТЬ?

Выбрать пластик для 3Д-печати становится сложнее, особенно неопытным новичкам, которые только знакомятся с технологиями FDM/FFF. Давайте сделаем сравнительный обзор и разберемся, какие виды материала чаще всего используются и почему.

Как выбрать пластик для 3Д-печати

Филамент для 3D принтера – это материал, используемый для печати. Ассортимент его широк, глядя на катушки с разноцветными нитями, легко запутаться. Чтобы выбрать подходящий пластик для 3Д печати, нужно учитывать:

• диаметр нити;

• назначение готовой детали;

• цвет;

• состав.

Каждый тип пластика имеет свои уникальные характеристики, преимущества и недостатки, что позволяет подбирать оптимальный вариант для изготовления прочных, красивых и функциональных 3D моделей. В пластик могут добавляться дополнительные компоненты, которые повышают его характеристики.

Для того, чтобы получить напечатанное готовое изделия с требуемыми характеристиками, важно правильно выбрать полимер для печати. Он может быть прочным, но не эластичным, гибким, но не прозрачным, долговечным, но не эстетичным.

Новички предпочитают покупать проверенный пластик, который широко распространен. Но такое решение не всегда верное, так как некоторые малоизвестные филаменты обеспечат более качественный результат.

Основные виды пластика для 3Д печати

Для тех, кто занимается 3D-печатью, свойства некоторых материалов давно известны. Например, ABS и PLA. Это распространенные виды пластика. Но встречаются и такие филаменты, которые применяют редко, а некоторые из них даже опытные печатники знают только по названию. У них есть свои достоинства и недостатки, они могут использоваться, чтобы получить готовую модель с требуемыми характеристиками.

PLA пластик для 3D печати

Биоразлагаемый, термопластичный полиэфир, который получают на основе молочной кислоты. Сегодня pla пластик – это основной материал, который используется в домашней 3D печати. Производится из натуральных компонентов, таких как кукуруза, тростник, картофельный крахмал и др.

Этот материал получил широкое распространение, так как с ним легко работать. Температура его плавления ниже, чем у других материалов. Он очень прочен, долговечен, имеет пониженную усадку. Что важно, при использовании этого материала – он не выделяет неприятный запах. Это экологически чистый пластик, что ставит его выше других видов полимеров, не являющихся биоразлагаемыми. Он не наносит вред окружающей среде, это его весомое преимущество.

PLA может применяться для изготовления экзотического пластика, который светится в темноте или имеет проводящие свойства. Его пропитывают частицами металла, дерева или других материалов, что дает возможность изменить характеристики.

Параметры PLA:

• температура стола в пределах 20-60ºС;

• возможна печать при температуре в пределах от 180 до 230ºС;

• не растворяется;

• пищевая безопасность – допускается, в зависимости от производителя (указано в инструкции изготовителя).

Несмотря на то, что у PLA хорошие эксплуатационные характеристики и ряд полезных свойств, сфера его применения ограничена. Его не рекомендуют использовать для изготовления предметов, которые будут подвергаться деформациям (сгибаться, растягиваться, скручиваться и т.п.), так как сам по себе этот материал хрупкий. Его не стоит применять там, где необходимо сделать прочно. Например, он не лучший вариант изготовления ручек для инструмента, детских игрушек и других предметов, подвергаемых постоянным нагрузкам.

Так как при температуре выше 60 градусов происходит деформация PLA, его не стоит использовать для моделей, которые будут подвергаться воздействию высоких температур. Во всех остальных случаях такой пластик станет оптимальным вариантом. Его применяют для производства боксов, контейнеров, моделей, сувениров и других изделий.  

ABS пластик для 3D печати

Еще один популярный филамент – акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS). По некоторым характеристикам этот материал превосходит PLA, поэтому широко используется. Проблема заключается в том, что работать с ним сложнее, поэтому он чаще применяется в промышленности и в производстве потребительских товаров.

Напечатанные с помощью инженерного ABS пластика детали отличаются прочностью. В отличие от PLA, выдерживают температуру до 80 градусов. Разница небольшая, но для некоторых видов изделий ощутимая.

К недостаткам ABS можно отнести то, что он имеет более высокую температуру печати (210-250ºС), работать с ним можно при использовании рабочего стола с подогреваемой платформой. При его нагревании возникают сильные испарения, поэтому рекомендуется работать с ним в хорошо проветриваемых помещениях.

Основные характеристики ABS:

• средняя эластичность;

• средняя межслойная адгезия;

• растворим в эфирах, ацетоне и других растворителях;

• не используется для изготовления материалов, контактирующих с продуктами питания.

Использовать ABS рекомендуется для изделий, которые будут подвергаться нагрузкам и воздействию повышенных температур. На практике его используют для изготовления деталей отделки авто, ручек для инструмента, игрушек, ручек и других предметов, которыми часто пользуются и подергают деформации.

PETG (PET, PETT) пластик для 3D печати

Полиэтиленфталат – третий широко известный полимер, который активно используется для изготовления предметов обихода, с которыми люди контактируют каждый день. Это прочный производственный пластик, из него изготавливаются пищевые контейнеры, бутылки, пищевая тара и другие изделия. Сам по себе PET для 3Д печати используется нечасто, на практике чаще применяют его модификацию – PETG. Такой вариант имеет улучшенные характеристики. Параметры прочности у него выше, чем у PET. Он более устойчивый, простой в применении.

В сравнении с ABS и PLA, это оптимальный вариант для тех, кто ищет нечто среднее. Он более простой в печати, чем ABS, но в то же время более долговечный и эластичный.

Если вы выбрали этот вариант пластмассы, то не стоит забывать, что PETG гигроскопичен. Он быстро впитывает влагу из окружающего пространства, поэтому хранить его нужно в прохладном и сухом месте. Несмотря на прочность, его легче поцарапать, чем ABS.

Еще одна модификация РЕТ – полиэтиленметилентерефталат. Отличается от PETG тем, что он более жесткий. Такой пластик пользуется большим спросом благодаря тому, что изделия из него сохраняют хорошую прозрачность.

Свойства PETG (РЕТ, РЕТТ):

• химическая стойкость;

• температура печати – 220-250ºС;

• высокая удельная плотность (1,29г/см³);

• глянцевая поверхность;

• минимальная термоусадка;

• пищевая безопасность – разнится, зависит от производителя (указано в инструкции изготовителя).

PETG можно отнести к универсальным пластикам, используемым в 3Д печати. Он отличается хорошей гибкостью, прочностью, стойкостью к механическим воздействиям и воздействию высоких температур. Он прекрасно подходит для печати предметов, которые подвергаются нагрузке или резким напряжениям. Из него изготавливают детали к различным механизмам, защитные элементы и др.

Нейлон пластик для 3D печати

Нейлон – знакомый для многих полимер, широко используется в разных сферах народного хозяйства. В 3D печати этот материал получил распространение, благодаря высоким рабочим характеристикам. Он очень прочный, в то же время гибкий, эластичный и долговечный, чем качественно отличается от других пластиков.

Одним из его недостатков можно назвать высокую гигроскопичность. Он активно впитывает влагу из окружающего воздуха, поэтому к его хранению предъявляются высокие требования.

Свойства нейлона:

• термостойкий;

• поддается механической обработке;

• устойчив к большинству органических растворителей;

• температура печати – 220-270ºС;

• пищевая безопасность – указано в инструкции изготовителя.

Из-за своих хороших механических свойств, нейлон в 3Д печати используется для изготовления предметов, к прочности и долговечности которых предъявляются высокие требования. Это детали инструментов и механизмов, функциональные прототипы, подвергаемые нагрузкам и др.

FLEX, TPE, TPU, TPC (Flexible) пластик  для 3D печати

TPE – термопластичные эластомеры. Это гибкие, долговечные полимеры, стойкие к внешнему воздействию. Их относят к видам пластика, который имеет свойства резины. Широко используются медицине, бытовых приборах, автомобильных деталях и других сферах.

К TPE относят ряд сополимеров. Такая маркировка используется для некоторых видов нитей 3D печати. Одновременно мягкие и растяжимые, они придают такие эксплуатационные характеристики изделиям, которые не могут обеспечить PLA или ABS. Обратная сторона медали – сложность работы с этим материалом. Для применения его в печати нужна особенная конструкция экструдера.

ТPU – это термопластичный полиуретан, одна их модификаций TPE, широко используется главным образом в промышленности. Он жестче, чем TPE, работать с ним проще. Он долговечный, стоек к воздействию низких температур и сохраняет свою эластичность при охлаждении.

ТPC – термопластичный сополиэфир, является еще одной модификацией TPE. Применяется недостаточно широко – в узких направлениях, когда требуется печатать детали со стойкостью к высоким температурам (до 150°C) и химическому воздействию.

Характеристики TPE, TPC, TPU:

• не токсичен, перерабатывается;

• стоек к кислотам и щелочам;

• печать при температуре 210-230ºС;

• имеет минимальную усадку;

• высокая ударная вязкость;

• не используется для изготовления предметов, контактирующих с пищей.

Использовать TPE или TPU для 3D печати рекомендуется, если необходимо изготовить долговечное изделие, стойкое к внешним воздействиям и износу. Деталь, напечатанная при помощи этого филамента, может подвергаться многократным деформациям (растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др.). Такой пластик применяется для производства деталей машин и механизмов, а также других предметов, которые эксплуатируются в сложных условиях, подвергаются высоким нагрузкам.

Поликарбонат (Polycarbonate или PC) для 3D печати

Поликарбонат (PC) считается одним из самых крепких пластиков, которые используются в 3Д печати. Он может выдерживать воздействие температуры до 110°C, стоек к механическим воздействиям. Филамент прозрачен, его часто используют в коммерческих целях. Из него изготавливаются маски для подводного плавания, электронные экраны и другие пластиковые предметы, которые должны быть прозрачными и в то же время очень прочными. Обязательно используется нагревательный стол.

Не стоит путать РС с плексигласом или акрилом, которые под нагрузкой трескаются или разрушаются. Этот полимер, несмотря на высокие прочностные характеристики, является умеренно гибким. Поэтому под сильной нагрузкой он не разрушается, а деформируется.

РС для 3Д-печати гигроскопичен, его нужно хранить в сухом и прохладном месте.

Характеристики поликарбоната:

• печать при температуре 280-300ºС;

• устойчив к высоким и низким температурам;

• стоек ко многим химическим веществам;

• деформация или усадка – высокая;

• не предназначен для печати предметов, контактирующих с пищей.

Такой филамент можно купить, если необходимо получить прозрачное, прочное изделие, стойкое к механическим и ударным нагрузкам, воздействию температур. Из него изготавливаются механические или электрические компоненты для автомобилей, осветительные приборы, защитные экраны шлемы и др.

Композиционные материалы с уникальными свойствами для 3D печати

Сегодня в 3D print набирают популярность композиты – материалы с особыми свойствами, могут имитировать дерево, бронзу, медь, др. Они изготавливаются на основе пластика, в который добавляется вспомогательный материал.

К наиболее распространенным экзотическим материалам для 3D печати относятся:

• Дерево – пластик с добавлением древесного волокна. Такой материал ценится не за функциональные возможности, а эстетичность. Работать с ним несложно, но нужно учитывать, что большое количество тепла может испортить внешний вид, придав ему карамельный оттенок или сгоревший вид. Есть возможность имитации разных пород деревьев (бамбук, вишня, береза, черное дерево и др.).

• Металлические – получаются в результате добавления в пластик металлического порошка. По аналогии с деревом, их ценят за внешний вид. Применяют для печати сувениров, статуэток и другой продукции. Изделие внешне напоминает металл, тяжелее обычного пластика. Но более хрупкое, используется чаще для печати декоративных предметов.

• Биоразлагаемые – главная ценность таких материалов заключается в их экологичности. Они безопасны для окружающей среды. Используются для изготовления изделий с разными физическими характеристиками. Это не только PLA, но и BioFila от TwoBears, Biome3D от Biome Bioplastics и др.

• Токопроводящие – благодаря добавлению проводящих углеродных частиц, такие материалы проводят ток. Могут использоваться в низковольтных схемах и в конструкционных и механических проектах, не обязательно в электронике.

• Люминесцентные – в пластик добавляют фосфоресцентные компоненты, благодаря чему этот материал светится в темноте. Применяется для декоративных изделий, сувениров, игрушек, статуэток и других предметов.

• Магнитные – благодаря добавлению в пластик порошкового железа, напечатанные изделия они способны притягиваться к магнитам. Сами по себе магнитных свойств они не обретают, но благодаря ферромагнитным свойствам могут использоваться для изготовления сувениров, украшений интерьера и др.

У композитов уникальные свойства, но если сравнивать с обычным пластиком – их цена на порядок выше. Поэтому они используются в определенных сферах, где это оправдано. Также многие композитные материалы абразивные. Для работы с ними используется оборудования с высокопрочным соплом.

Это далеко не полный перечень материалов для 3D печати. Существуют уникальные пластики, которые успешно применяются в своих нишах. Нельзя забывать, что один и тот же пластик разных производителей может отличаться по характеристикам. При выборе нитей следует исходить из того, какие нужны свойства будущего изделия. Настройки 3D принтера устанавливаются в соответствии с таблицей рекомендаций изготовителя.