3D-printerfilamenter forklaret

Sådan vælges det rigtige glødetråd

Når du har valgt en 3D-printer, er den første beslutning, du skal tage, hvilken type glødetråd, du vil bruge. Der er adskillige dusin sorter - endda afsætter de mange farver, de kommer i. Når de vader gennem dem, overflader en række kemiske klingende navne: f.eks. Polymælkesyre, polyvinylalkohol, carbonfiber og de tungetvungne termoplastiske elastomerer. De går af en svimlende række akronymer, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA og PCTPE blandt dem. Men bliv ikke forfærdet over denne alfabetssuppe. Kun nogle få typer er i almindelig brug, og producenterne har en tendens til at undgå alt for nørdige monikere til fordel for mere beskrivende navne, der henviser til en væsentlig kvalitet af glødetråden, såsom fleksibilitet (NinjaTeks Ninjaflex og Polymakers Polyflex, for eksempel) og styrke (Makerbot, XYZprinting, og Ultimaker alle filamenter på markedet kaldet Tough PLA).

Grundlæggende om filament

Filamenter, der bruges i 3D-udskrivning, er termoplast, der er plast (alias polymerer), der smelter snarere end brænder, når de opvarmes, kan formes og støbes og størkner, når de afkøles. Glødetråden føres ind i et varmekammer i printerens ekstruderenhed, hvor det opvarmes til dets smeltepunkt og derefter ekstruderes (sprøjtes) gennem en metaldyse, når ekstruderenheden bevæger sig, og sporer en sti, der er programmeret til en 3D-objektfil for at skabe, lag for lag, det udskrevne objekt. Selvom de fleste 3D-printere har en enkelt ekstruder, er der nogle modeller med dobbeltekstruder, der kan udskrive et objekt i forskellige farver eller med forskellige filamenttyper.

Processen med udskrivning med plasttråd kaldes enten fused filament fabrication (FFF) eller fused deposition modellering (FDM). De er de samme ting; FDM-forkortelsen er varemærket af 3D-udskrivningspioneren Stratasys Corp., så andre producenter skabte deres egne navne for at beskrive deres printere-teknologi; FFF er den, der fangede. Selv i dag, med undtagelse af nogle producenters brochurer, kan du se de navne, der bruges om hverandre.

Filament sælges i spoler efter vægt fra 0, 5 kg til 2 kg. Glødetråden leveres i to tykkelser, 1, 75 mm og 3 mm. (Det sidstnævnte er i virkeligheden lidt tyndere, ca. 2, 85 millimeter.) Langt størstedelen af ​​glødetråden er af typen 1, 75 millimeter; Ultimaker og LulzBot er blandt de få producenter, hvis printere bruger den tykkere størrelse. Vægt er næsten altid angivet i metriske enheder.

Lad os nu se på et par af de mere populære og vigtige glødetrådstyper.

Den dynamiske duo: ABS og PLA

Langt de mest almindelige filamenttyper er acrylonitrilbutadienstyren (ABS) og polymælkesyre (PLA). De fleste basale 3D-printere er designet til udelukkende at bruge disse filamenter. En del af deres appel er, at de er relativt billige og koster så lidt som $ 20 pr. Kg.

Bliv ikke udsat for ABS's uhåndterlige kemiske navn; det er den samme plast, der bruges i Legos. Objekter, der er trykt fra ABS, er hårde, holdbare og ikke-giftige. Det har et relativt højt smeltepunkt med en udskrivningstemperatur i området fra 210 til 250 grader Celsius. De nederste hjørner af genstande, der udskrives med ABS, har en tendens til at krølle sig lidt opad, især hvis du bruger en ikke-opvarmet printbed. Under udskrivning kan ABS udsende en skarp, ubehagelig lugt, så den bedst bruges sammen med en lukket rammer i et godt ventileret rum.

PLA har et relativt lavt smeltepunkt med brugbare temperaturer mellem 180 grader og 230 grader Celsius. Det er plantebaseret og bionedbrydeligt. Det er sværere end ABS, udskrives uden fordrejning og er generelt let at arbejde med, selvom det i sjældne tilfælde kan forårsage ekstruderestop. PLA bruges ofte som basismateriale til mere eksotiske, sammensatte materialer, som vi vil diskutere lidt.

nylon

Nylon er et utrolig alsidigt syntetisk materiale, udviklet i 1930'erne, der har fundet brug i alt fra tandbørster til faldskærme til dæk til strømper og nu 3D-printertråd. I hjertet er det en polymer eller plast (eller mere præcist en familie af plast). Det er stærk og holdbar, men alligevel fleksibel og blandt de billigste 3D-printfilamenter. Det smelter ved en højere temperatur (ca. 240 grader celsius) end de fleste filamenter. Ikke alle 3D-printere er bygget til at håndtere den varme - nogle ofte anvendte stoffer i ekstruderen udsender dampe ved den temperatur. Ligesom med ABS har genstande, der er trykt med nylon, en tendens til at fordreje, hvilket kan afhjælpes ved hjælp af en opvarmet trykseng.

Fleksibelt glødetråd

TPE'er (eller termoplastiske elastomerer) er termoplastmaterialer med høj elasticitet (skønt der stadig er langt fra, for eksempel, gummibånd); genstande, der er trykt med dem, er relativt fleksible. En almindelig TPE-type er termoplastisk polyurethan (TPU), hvoraf NinjaFlex er et populært eksempel.

Opløselige filamenter: HIPS og PVA

En af de mere iørefaldende akronymer, HIPS, står for højpåvirkende polystyren. HIPS er moderat pris, let og kan slibes, limes og farves med akrylmaling. Det ligner ABS, bortset fra at HIPS er opløselig i Limonene, et citrusbaseret opløsningsmiddel, hvilket gør det til et godt valg - når du udskriver med et andet materiale (som ABS eller PLA) med en printer til dobbeltekstruder - som et understøttelsesmateriale der kunne opløses efter udskrivning. Det udskrives også godt på egen hånd og er det filament, der er anbefalet af LulzBot til sin LulzBot Mini 3D-printer, som tjente vores redaktørers valg. MakerBot Opløselig filament består også af HIPS.

En anden opløselig filament er PVA (polyvinylalkohol), som bekvemt opløses i vand. PVA er lugtfri, ikke-giftig og bionedbrydelig. Det har et lavt smeltepunkt og kan fastklemme en ekstruderdyse, når den er overophedet. Det bruges ofte som et understøttelsesmateriale i printere med dobbelt ekstruder; Jeg testede Ultimaker 3 ved at udskrive et testobjekt - en kasse i en kasse - ved hjælp af PLA til selve kasserne og PVA som understøttelse. Efter at genstanden blev trykt, nedsænkede jeg det i varmt vand, og PLA opløstes gradvist, hvilket efterlod paret med indlejrede kasser.

Kompositfilamenter

Kompositfilamenter har en base af PLA eller anden termoplast, hvori partikler, pulvere eller flager af andre materialer er blevet blandet. Nogle er træblandinger, andre inkluderer sandsten eller kalksten, og andre har forskellige slags metaller, herunder jern, aluminium, messing, bronze og kobber. Disse filamenter har nogle af egenskaberne ved de materialer, de er blevet blandet med. En anden populær komposit er kulfiber; genstande, der er trykt fra det, tager noget af fiberens styrke. En ulempe med disse sammensatte filamenter er, at de koster betydeligt mere end ikke-kompositter.

Beyond Plastic Filament: Harpiksbaseret udskrivning

Med dagens spredning af FFF-printere er det let at overse, at der findes modeller på markedet, der er baseret på andre teknologier, der ikke bruger glødetråd. Blandt dem er stereolitografi (også kaldet SLA), den første 3D-udskrivningsteknologi, der er blevet udviklet, og som er i stand til meget detaljerede udskrivninger i høj opløsning. Prismærker for SLA-printere til kommerciel brug kan løbe godt ind i fem (og endda i seks) figurer, men vi har set nogle billigere modeller, der er velegnede til hobbyister og kunsthåndværkere.

Ved SLA-udskrivning sporer en ultraviolet laser formen på det objekt, der skal udskrives, lag for lag, på en UV-følsom harpiks (alias fotopolymer eller fotopolymerharpiks), der er indeholdt i en bakke eller kar, og harpiksen udsat for laseren hærder til at danne det udskrevne objekt. Harpiksen findes i 500 ml og 1-liters flasker, med priser fra printerproducenter fra ca. $ 100 pr. Liter. Nogle producenter har formuleret harpikser til styrke, fleksibilitet, stivhed og andre kvaliteter, og sådanne harpikser har en tendens til at sælge til en præmie. Harpikser har lidt af en begrænset farvepalet og har haft en tendens til at være begrænset til sort, grå, hvid og klar, skønt nogle lysere og metalliske harpikser er blevet tilgængelige sent.

DLP er en form for stereolitografi, der bruger en projektor i stedet for laseren som en lyskilde, der bruger synligt lys i stedet for ultraviolet. Projektoren, der anvender Texas Instruments 'DLP (Digital Light Processing) -teknologi, projicerer en serie billeder i et vat med fotopolymerharpiks svarende til de harpikser, der bruges i SLA-udskrivning til at opbygge objektet, lag for lag.

Nu hvor du ved alt hvad du har brug for om de mest populære filamenter, vil du læse vores 3D-printerkøbshåndbog, der indeholder anmeldelser af de bedste modeller, vi for nylig har testet. Du kan også tjekke, hvad en tidlig adopter havde at sige om sin tid med at lære at udskrive i 3D.