Filamenty
Zdecydowanie najpopularniejszą metodą druku 3D jest obecnie technologia FFF, zwana także FDM. Polega ona na nanoszeniu kolejnych, poziomych warstw roztopionego materiału – tzw. filamentu, będącego w istocie drutem wykonanym z odpowiedniego tworzywa termoplastycznego. Swoją popularność technika ta zawdzięcza przede wszystkim niskiej cenie – zarówno samych urządzeń (drukarek 3D), jak i materiałów. Wybór odpowiedniego materiału ma kluczowe znaczenie dla uzyskiwanych efektów – poszczególne tworzywa sztuczne różnią się diametralnie właściwościami mechanicznymi, optycznymi, termicznymi, a także odpornością na działanie wody, agresywnych substancji chemicznych, olejów, a nawet… światła UV. Różnice w strukturze chemicznej oraz domieszkowaniu filamentu wpływają także istotnie na sam proces druku – niektóre materiały są wręcz banalnie proste w użyciu i mogą być wykorzystywane w niemal dowolnej drukarce 3D, podczas gdy inne stawiają pewne, czasem dość rygorystyczne, wymagania techniczne dotyczące parametrów drukarki, a nawet jej konstrukcji.
Druk 3D z PLA, czyli jak uzyskać świetne efekty bez dużych nakładów
Materiał PLA to nic innego jak polilaktyd, czyli spolimeryzowany w procesie ogrzewania kwas mlekowy. Choć odkrycie tego tworzywa miało miejsce niemal 100 lat temu, to dopiero w XXI wieku nabrało ono szczególnego znaczenia komercyjnego. Okazało się bowiem, że PLA ma doskonałe wprost właściwości mechaniczne i termiczne, które pozwalają na druk z użyciem praktycznie dowolnej drukarki FDM – wymagana temperatura dyszy jest jedną z najniższych wśród obecnie używanych filamentów i wynosi, zależnie od producenta, od około 190 oC do 230 oC. Druk 3D z użyciem PLA nie wymaga stosowania zamkniętej komory, nie wydziela też szkodliwych oparów, a ponadto materiał ten należy do tworzyw biodegradowalnych. Co ważne, filamenty PLA nie wymagają podgrzewanego stołu, dlatego sprawdzają się nawet w najprostszych, amatorskich drukarkach.
ABS – złoty standard w druku 3D
ABS – akrylonitrylo-butadieno-styren – to tworzywo sztuczne, odznaczające się bardzo dobrą wytrzymałością mechaniczną, stosunkowo wysoką odpornością na zwiększone temperatury pracy i łatwością obróbki mechanicznej. Z tego względu ABS jest powszechnie stosowany w produkcji obudów dla urządzeń elektronicznych – zarówno tych uniwersalnych, jak i dedykowanych, wytwarzanych na konkretne zamówienie przez producentów urządzeń codziennego użytku, przyrządów pomiarowych czy modułów przemysłowych. Zakres temperatur druku filamentów ABS zaczyna się mniej więcej tam, gdzie kończą się temperatury odpowiednie dla PLA i może dochodzić nawet do 265 oC. Jeżeli decydujesz się na zastosowanie filamentu ABS, koniecznie zaplanuj odpowiednią wentylację powietrza w pomieszczeniu, w którym znajduje się drukarka 3D – podczas ogrzewania ABS wydziela bowiem dość toksyczne opary. Ich odprowadzenie (najlepiej z filtracją aktywną) jest konieczne dla zapewnienia bezpieczeństwa osób przebywających w pobliżu drukarki.
Filamenty
Inne interesujące filamenty do druku 3D
Świat filamentów nie kończy się rzecz jasna na PLA oraz ABS – to dopiero początek listy, a wybór spośród nieco mniej popularnych materiałów zawsze podyktowany jest określonym zastosowaniem i możliwościami posiadanej drukarki 3D. Dobrym wyborem, także dla mniej zaawansowanych adeptów druku 3D, jest PET-G – materiał ten, znany w nieco prostszej formie m.in. z butelek stosowanych w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, w przypadku drukarek 3D zawiera dodatek w postaci glikolu (stąd przyrostek -G). Ułatwia on drukowanie i pozwala na uzyskanie doskonałej wytrzymałości mechanicznej oraz chemicznej, a przy tym zapewnia znaczną elastyczność. Jeżeli natomiast chcesz wydrukować nietypową uszczelkę, oponę do koła robota mobilnego lub odbojnik – wybierz TPU. Materiał ten należy do filamentów o wysokiej elastyczności, ale wymaga odpowiedniej konstrukcji drukarki 3D – nie nadaje się do użycia z maszynami wyposażonymi w ekstruder typu Bowden. Na rynku spotkasz także filamenty nylonowe, ASA (doskonałe do zastosowania w urządzeniach pracujących w otwartej przestrzeni z uwagi na niebywałą odporność na warunki atmosferyczne), czy też filamenty PP (polipropylenowe) – doskonałe do użycia tam, gdzie konieczne jest dopuszczenie do kontaktu z żywnością. Interesującym materiałem jest także HIPS – tworzywo to może być wykorzystane do tworzenia detali użytkowych, jednak – dzięki zdolności do całkowitego rozpuszczania w D-limonenie – świetnie nadaje się do drukowania specjalnych podpór dla skomplikowanych detali, w których ręczne usuwanie klasycznych supportów byłoby bardzo trudne lub niemożliwe.
Podsumowanie
Opisane powyżej filamenty należą do najczęściej wykorzystywanych w praktyce materiałów i obejmują praktycznie 99% możliwych zastosowań drukarek 3D. Warto jednak wiedzieć, że cały czas pojawiają się w sprzedaży modyfikacje znanych materiałów, najczęściej polegające na domieszkowaniu odpowiednimi dodatkami różnego pochodzenia, które nadają filamentom szczególne właściwości. Do tej grupy można zaliczyć choćby filamenty drewnopodobne (z domieszką pyłu drewnianego) czy też filamenty z włóknem węglowym – zapewniające niebywałą wytrzymałość mechaniczną, nieosiągalną dla materiałów homogenicznych. Zawsze przed wyborem odpowiedniego filamentu należy rozważyć parametry pracy docelowego detalu, jego właściwości optyczne (przezroczystość, rodzaj powierzchni), a także cenę i możliwości posiadanej drukarki 3D. Znając i odpowiednio dobierając parametry tworzywa można dojść do etapu, w którym jedynym ograniczeniem będzie już tylko i wyłącznie wyobraźnia projektanta.