Vysvětlení 3D tiskáren

Jak si vybrat správné vlákno

Jakmile vyberete 3D tiskárnu, musíte se nejprve rozhodnout, jaký typ vlákna chcete použít. Existuje několik tuctů odrůd - i když odkládáme četné barvy, které přicházejí. Brodění skrz ně vede povrchem chemicky znějících jmen: například kyselina polymléčná, polyvinylalkohol, uhlíkové vlákno a termoplastické elastomery, které se skrývají jazykem. Prochází závratnou řadou zkratek, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA a PCTPE mezi nimi. Nenechte se však vyděsit touto polévkou podle abecedy. Běžně se používá pouze několik typů a výrobci mají tendenci vyhýbat se příliš podivínským monikérům ve prospěch popisnějších jmen, které odkazují na základní kvalitu vlákna, jako je flexibilita (například NinjaTekův Ninjaflex a Polymakerův polyflex) a síla (Makerbot, XYZprinting)., a Ultimaker všechna tržní vlákna zvaná Tough PLA).

Základy vlákna

Vlákna používaná v 3D tisku jsou termoplasty, což jsou plasty (také známé jako polymery), které se při zahřívání roztaví a ne spálí, mohou být tvarovány a formovány a při ochlazování tuhnou. Vlákno je přiváděno do ohřívací komory v extruderové sestavě tiskárny, kde je ohříváno na bod tání a poté extrudováno (stříkáno) kovovou tryskou, když se extruderová sestava pohybuje, a sleduje dráhu naprogramovanou do souboru 3D objektů, aby se vytvořilo, vrstva po vrstvě, tištěný objekt. Ačkoli většina 3D tiskáren má jeden extruder, existují některé modely s dvojím extruderem, které mohou tisknout objekt v různých barvách nebo s různými typy vláken.

Proces tisku plastovým vláknem se nazývá buď výroba roztaveného vlákna (FFF) nebo modelování roztaveného ukládání (FDM). Jsou to stejné; zkratka FDM je ochrannou známkou průkopníka 3D tisku Stratasys Corp., takže ostatní výrobci vytvořili svá vlastní jména, která popisují technologii jejich tiskáren; FFF je ten, na který jsme narazili. Dokonce i dnes, s výjimkou brožur některých výrobců, uvidíte názvy používané zaměnitelně.

Vlákno se prodává v cívkách o hmotnosti od 0, 5 kilogramu do 2 kilogramů. Vlákno má dvě tloušťky, 1, 75 milimetru a 3 milimetry. (Ten je ve skutečnosti o něco tenčí, asi 2, 85 milimetrů.) Převážná většina vláken je typu 1, 75 milimetru; Ultimaker a LulzBot patří mezi mála výrobců, jejichž tiskárny používají silnější velikost. Hmotnost je téměř vždy uvedena v metrických jednotkách.

Nyní se podívejme na několik populárnějších a důležitějších typů vláken.

Dynamické duo: ABS a PLA

Nejběžnějšími typy vláken jsou akrylonitril-butadien-styren (ABS) a kyselina polymléčná (PLA). Většina základních 3D tiskáren je navržena tak, aby tyto vlákna používaly výhradně. Součástí jejich odvolání je, že jsou relativně levné a stojí pouhých 20 dolarů za kilogram.

Nenechte se odradit nelehkým chemickým názvem ABS; je to stejný plast jako v Legosu. Předměty vytištěné z ABS jsou houževnaté, trvanlivé a netoxické. Má relativně vysokou teplotu tání, s teplotou tisku v rozmezí od 210 do 250 stupňů Celsia. Spodní rohy předmětů, které se tisknou pomocí ABS, mají tendenci se mírně stočit nahoru, zejména pokud používáte nevytápěné tiskové lůžko. Během tisku může ABS vydávat ostrý a nepříjemný zápach, takže je nejlepší jej používat u tiskáren s uzavřeným rámečkem v dobře větrané místnosti.

PLA má relativně nízkou teplotu tání, s použitelnými teplotami mezi 180 a 230 stupni Celsia. Je na rostlině a biologicky rozložitelný. Je to těžší než ABS, tiskne se bez deformace a obecně se s ním snadno pracuje, i když ve vzácných případech to může způsobit zaseknutí vytlačovacího stroje. PLA se často používá jako základní materiál pro exotičtější, kompozitnější materiály, o nichž budeme trochu diskutovat.

Nylon

Nylon je neuvěřitelně všestranný syntetický materiál, vyvinutý ve 30. letech 20. století, který našel uplatnění ve všem, od zubních kartáčků přes padáky, pneumatiky až po punčochy a nyní také 3D tiskárna. Ve svém srdci je to polymer nebo plast (nebo přesněji rodina plastů). Je silný a odolný, přesto flexibilní a patří mezi cenově výhodná 3D tisková vlákna. Taje při vyšší teplotě (asi 240 stupňů Celsia) než většina vláken. Ne všechny 3D tiskárny jsou konstruovány tak, aby zvládaly toto teplo - některé běžně používané látky v extrudéru emitují při této teplotě dýmy. Stejně jako u ABS mají i objekty potištěné nylonem tendenci se zdeformovat, což lze zmírnit pomocí vyhřívaného tiskového lože.

Flexibilní vlákno

TPE (nebo termoplastické elastomery) jsou termoplasty s vysokou elasticitou (i když stále ještě daleko, například gumové pásky); objekty vytištěné s nimi jsou relativně flexibilní. Jedním běžným typem TPE je termoplastický polyuretan (TPU), jehož oblíbeným příkladem je NinjaFlex.

Rozpustná vlákna: HIPS a PVA

Jeden z chytlavějších zkratek, HIPS, je zkratka pro vysoce nárazový polystyren. HIPS je cenově dostupný, lehký a lze jej brousit, lepit a barvit akrylovými barvami. Je to podobné jako ABS, kromě toho, že HIPS je rozpustný v Limonene, rozpouštědle na bázi citrusů, což z něj dělá dobrou volbu - při tisku s druhým materiálem (jako je ABS nebo PLA) s tiskárnou s dvojím vytlačováním - jako podpůrný materiál které by se mohly po tisku rozpustit. Tiskne také dobře sám a je to vlákno doporučené společností LulzBot pro jeho 3D tiskárnu LulzBot, která si vybrala naši editorskou volbu. MakerBot Dissolvable Filament je také složen z HIPS.

Dalším rozpustným vláknem je PVA (polyvinylalkohol), který se vhodně rozpustí ve vodě. PVA je bez zápachu, netoxický a biologicky rozložitelný. Má nízký bod tání a při přehřátí může zaseknout trysku extrudéru. Často se používá jako podpůrný materiál v tiskárnách s dvojím vytlačováním; Testoval jsem Ultimaker 3 tak, že jsem vytiskl testovací objekt - krabici v krabici - pomocí PLA pro samotné krabičky a PVA jako podporu. Poté, co byl objekt vytištěn, ponořil jsem ho do teplé vody a PLA se postupně rozpustila a zanechala pár vnořených krabic.

Kompozitní vlákna

Kompozitní vlákna mají bázi PLA nebo jiného termoplastu, do kterého byly přimíchány částice, prášky nebo vločky z jiných materiálů. Některé jsou směsi dřeva, jiné zahrnují pískovec nebo vápenec a jiné mají různé druhy kovů, včetně železa, hliníku, mosazi, bronzu a mědi. Tato vlákna nabývají některých vlastností materiálů, s nimiž byly smíchány. Dalším populárním kompozitem je uhlíkové vlákno; předměty vytištěné z něj odebírají určitou sílu vlákna. Nevýhodou těchto kompozitních vláken je to, že stojí mnohem více než nekompozity.

Za plastovým vláknem: pryskyřičný tisk

S dnešním množením tiskáren FFF lze snadno přehlédnout skutečnost, že na trhu existují modely založené na jiných technologiích, které nepoužívají vlákno. Hlavním z nich je stereolitografie (aka SLA), první technologie 3D tisku, která byla vyvinuta a která je schopna velmi podrobných výtisků s vysokým rozlišením. Cenovky pro tiskárny SLA pro komerční použití mohou běžet dobře na pět (a dokonce i na šest) postav, ale viděli jsme některé modely s nižšími cenami, vhodné pro fandy a řemeslníky.

Při tisku SLA sleduje ultrafialový laser tvar předmětu, který má být potištěn, vrstvu po vrstvě, na pryskyřici citlivé na UV záření (aka fotopolymer nebo fotopolymerová pryskyřice) umístěné v zásobníku nebo vádě a pryskyřice vystavená laseru ztuhne k vytvoření tištěného objektu. Pryskyřice se dodávají v 500 ml a 1-litrových lahvích, přičemž ceny od výrobců tiskáren začínají na zhruba 100 USD za litr. Někteří výrobci formulovali pryskyřice pro sílu, flexibilitu, tuhost a další vlastnosti, a takové pryskyřice mají tendenci prodávat za prémii. Pryskyřice trpěly omezenou barevnou paletou a inklinovaly být omezeny na černou, šedou, bílou a čirou, i když některé pozdějších světlých a kovových pryskyřic byly k dispozici.

DLP je forma stereolitografie, která používá projektor namísto laseru jako zdroj světla a místo ultrafialového záření používá viditelné světlo. Projektor, který využívá technologii DLP (Digital Light Processing) společnosti Texas Instruments, promítá řadu obrazů do kádě s fotopolymerovou pryskyřicí podobnou pryskyřicím používaným při tisku SLA k vytvoření objektu, vrstvu po vrstvě.

Nyní, když víte vše, co potřebujete k nejoblíbenějším vláknům, si přečtěte našeho průvodce nákupem 3D tiskáren, který obsahuje recenze nejlepších modelů, které jsme nedávno testovali. Můžete se také podívat na to, co časný osvojitel musel říci o svém časovém učení se tisknout ve 3D.