Чем печатают 3d принтеры
Чем же печатают 3D-принтера?
3D печать основана на технологии послойного выращивания твёрдых объектов из различных материалов. Объёмные модели печатаются из пластика, бетона, гидрогеля, металла и даже из живых клеток и шоколада. В настоящей статье мы представим краткий обзор наиболее популярных материалов для 3D печати.
ABC-пластик
АBC-пластик известен как акрилонитрилбутадиенстирол. Это один из лучших расходных материалов для 3D печати. Такой пластик не имеет запаха, не токсичен, ударопрочен и эластичен. Температура плавления АВС-пластика составляет от 240°С до 248°С. Он поступает в розничную продажу в виде порошка или тонких пластиковых нитей, намотанных на бобины.
3D модели из АВС-пластика долговечны, но не переносят прямой солнечный свет. С помощью такого пластика можно получить только непрозрачные модели.
АВС-пластик для 3D печати
Акрил
Акрил используется в 3D печати для создания прозрачных моделей. При использовании акрила необходимо учитывать следующие особенности: для данного материала нужна более высокая температура плавления, чем для АВС-пластика, и он очень быстро остывает и твердеет. В разогретом акриле появляется множество мелких воздушных пузырьков, которые могут вызвать визуальные искажения готового изделия.
Изделия, напечатанные из акрила
Бетон
В настоящее время изготовлены пробные образцы 3D принтеров для печати бетоном. Это огромные печатающие устройства, которые кропотливо, слой за слоем, «печатают» из бетона строительные детали и конструкции. Такой 3D принтер может всего лишь за 20 часов «напечатать» жилой двухэтажный дом общей площадью 230 м2.
Для 3D печати используется усовершенствованный сорт бетона, формула которого на 95% совпадает с формулой обычного бетона.
Изделия, напечатанные бетоном
Гидрогель
Учёные из иллинойского Университета (США) напечатали при помощи 3D принтера и гидрогеля биороботов длиной 5-10 мм. На поверхность биороботов поместили клетки сердечной ткани, которые распространились по гидрогелю и начали сокращаться, приводя в движение робота. Такие роботы из гидрогеля способны передвигаться со скоростью 236 микрометров в секунду. В будущем они будут запускаться в организм человека для обнаружения и нейтрализации опухолей и токсинов, а также для транспортировки лекарственных препаратов к месту назначения.
Биороботы из гидрогеля, напечатанные 3D принтером
Бумага
В некоторых 3D принтерах в качестве материала для печати используется обычная бумага формата А4. Так как бумага – это доступный и недорогой материал, то и бумажные модели получаются недорогими и доступными для пользователей. Такие модели печатаются послойно, причём каждый последующий слой бумаги вырезается принтером и наклеивается на предыдущий. Модели из бумаги печатаются быстро, но не могут похвастаться прочностью или эстетичностью. Они идеально подойдут для быстрого прототипирования компьютерного проекта.
3D модели, напечатанные из бумаги
В современной 3D печати широко применяются гипсовые материалы. Модели, изготовленные из гипса, недолговечны, но имеют очень низкую себестоимость. Такие модели идеально подходят для изготовления объектов, предназначенных для презентаций. Их можно показывать в качестве образца заказчикам и клиентам, они отлично передадут форму, структуру и размер оригинального изделия. Так как гипсовые модели отличаются высокой термостойкостью, их используют в качестве образцов для литья.
3D модель, напечатанная из гипса
Деревянное волокно
Изобретатель Кай Парти разработал специальное деревянное волокно для 3D печати. Волокно состоит из дерева и полимера и по своим свойствам похоже на полиактид (PLA). Комбинированный материал позволяет получить долговечные и твёрдые модели, которые внешне выглядят как деревянные изделия и имеют запах свежеспиленного дерева. В настоящее время инновационный материал используется только в самореплицирующихся принтерах RepRap.
3D модель, напечатанная деревянным волокном
Фигура, напечатанная льдом
Металлический порошок
Ни один пластик не сможет заменить металл с его приятным мягким блеском и высокой прочностью. Поэтому в 3D печати очень часто используется порошок из лёгких и драгоценных металлов: меди, алюминия, их сплавов, а также золота и серебра. Однако металлические модели не обладают достаточной химической стойкостью и имеют высокую теплопроводность, поэтому в металлический порошок для печати добавляют стекловолоконные и керамические вкрапления.
Украшения из металлического порошка, напечатанные 3D принтером
Нейлон
Печать нейлоном имеет много общего с печатью АВС-пластиком. Исключениями являются более высокая температура печати (около 320°С), высокая способность впитывать воду, более продолжительный период застывания, необходимость откачки воздуха из экструдера из-за токсичности компонентов нейлона. Нейлон – это достаточно скользкий материал, для его применения следует оснастить экструдер шипами. Несмотря на перечисленные недостатки, нейлон с успехом используют в 3D печати, так как детали из данного материала получаются не такими жёсткими, как из АВС-пластика, и для них можно использовать шарниры скольжения.
Нейлоновая нить для 3D печати
Изделия из нейлона, напечатанные 3D принтером
Поликапролактон (PCL)
Поликапролактон близок по свойствам к биоразлагаемым полиэфирам. Это один из самых популярных расходных материалов для 3D печати. Он имеет низкую температуру плавления, быстро затвердевает, обеспечивает прекрасные механические свойства готовых изделий, легко разлагается в человеческом организме и безвреден для человека. Кроме того, он может применяться сразу в нескольких технологиях 3D печати: SLS, ZCorp и FDM.
Поликапролактон для 3D принтера
Поликарбонат (PC)
Поликарбонат – это твёрдый пластик, который способен сохранять свои физические свойства в условиях экстремально высоких и экстремально низких температур. Обладает высокой светонепроницаемостью, имеет высокую температуру плавления, удобен для экструзионной обработки. При этом его синтез сопряжён с рядом трудностей и экологически не безвреден. Используется для печати сверхпрочных моделей в нескольких технологиях 3D печати: SLS, LOM и FDM.
Полилактид (PLA)
Полилактид – это самый биологически совместимый и экологически чистый материал для 3D принтеров. Он изготавливается из остатков биомассы, силоса сахарной свёклы или кукурузы. Имея массу положительных свойств, полилактид имеет два существенных недостатка. Во-первых, изготовленные из него модели недолговечны и постепенно разлагаются под действием тепла и света. Во-вторых, стоимость производства полилактида очень высока, а значит и стоимость моделей будет значительно выше аналогичных моделей, изготовленных из других материалов. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.
Полилактидная нить и изделия, напечатанные полилактидом на 3D принтере
Полипропилен (PP)
Полипропилен – это самая лёгкая из всех ныне существующих пластических масс. По сравнению с полиэтиленом низкого давления хуже плавится и лучше противостоит истиранию. При этом уязвим к активному кислороду и деформируется при отрицательных температурах.
Полипропилен для 3D печати
Полифенилсульфон (PPSU)
Данный материал пришёл в 3D печать из авиапромышленности. Он практически не горит, характеризуется теплостойкостью, высокой твёрдостью. Напоминает обычное стекло, но превосходит его по прочности. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.
Полиэтилен низкого давления (HDPE)
Это самый распространённый вид пластмассы в мире, из которого изготавливают ПЭТ-бутылки, канистры, трубы, плёнки, пакеты и т.д. В 3D печати полиэтилен низкого давления является непревзойдённым лидером. Данный материал может быть использован в любой технологии 3D печати.
Полиэтиленовая обувь, напечатанная на 3D принтере
Шоколад
Британские учёные представили публике первый шоколадный 3D принтер, который печатает любые шоколадные фигурки, заказанные оператором. Принтер наносит каждый следующий слой шоколада поверх предыдущего. Благодаря способности шоколада быстро застывать и твердеть при охлаждении, процесс печати протекает довольно быстро. В ближайшем будущем такие принтеры будут востребованы в кондитерских и ресторанах.
Шоколадный принтер в работе
Прочие материалы
Существуют 3D принтеры, которые предназначены для печати глиняными смесями, известковым порошком, продуктами питания, живыми органическими клетками и многими другими удивительными материалами. О том, какие материалы для 3D печати будут использоваться в ближайшем будущем, остаётся лишь догадываться.
Чем печатают 3d принтеры
Наиболее частыми вопросами, с которыми к нам обращаются, являются «как подключить 3д принтер» и «чем печатает 3d принтер». Если на первый можно найти ответы в подробных инструкциях и на форумах, то второй требует более детального изучения.
Популярные технологии
Прежде, чем ответить на вопрос, чем печатает 3д принтер, следует уделить немного внимания технологиям 3D прототипирования. В целом из огромного списка методов аддитивного производства можно выделить 5 основных:
FDM 3Д принтеры – самые простые и распространенные устройства для персонального и профессионального использования, работающие по принципу экструзии. Расходный материал – пластиковая нить, представленная большим количеством разновидностей. В зависимости от того, из какого материала произведен пластик, его типа и назначения готовые объекты обладают определенными физико-химическими характеристиками, термической и механической стойкостью. Наиболее популярными сегодня являются биосовместимый PLA и ударопрочный ABS. Теперь разберёмся, что такое стереолитография и чем печатает SLA 3D принтер. Данный метод построен на использовании фотополимерной смолы, которая отверждается под воздействием УФ-излучения. Изделия из фотополимеров отличаются прекрасным качеством детализации и равномерностью, однородностью поверхности. SLM – это технология выборочного плавления металлического порошка в атмосфере инертного газа и основа современного аддитивного производства. При печати в камере 3Д принтера поддерживается определенный температурный режим, порошок наносится по контуру изделия слоями и сразу засвечивается лазером. LS 3D принтеры также используют порошковые металлы и могут работать с несерийным и мелкосерийным производством различных деталей с высокими требованиями к точности. Чем печатает такая установка? Инструментальной и нержавеющей сталью, золотом, серебром, сплавами на основе титана, никеля и кобальта. Различают выборочное и прямое спекание – луч лазера в первом случае движется только по контуру будущего объекта, во втором – по всей рабочей плоскости. DLP – это современная альтернатива SLA с еще большей точностью при работе с полимерными смолами. Работающие в этой технологии 3Д принтеры часто используются в медицине и промышленности для изготовления функциональных прототипов. Выбрать, из какого материала печатать для достижения лучшего результата, вы можете опытным путем самостоятельно, или проконсультировавшись с нашими специалистами.
Нестандартные материалы для печати
Безусловно, есть и специализированные изделия, для производства которых существуют другие технологии. Возможности 3D принтеров практически безграничны – с их и помощью можно прототипировать даже биологические ткани, но это очень высокие и дорогие технологии. Возможно, вас удивит, с каким материалом работают профессионалы, но перечень более чем обширен и включает:
Список, из какого материала и что сегодня можно печатать, практически бесконечен. На нашем сайте представлен достойный выбор филаментов для работы в любой отрасли и технологии, И если вы знаете, чем печатает ваша модель 3D принтера, найти нужный расходник очень просто благодаря удобным фильтрам и актуальным фото на сайте.
Выбор материалов для 3д печати. Часть 1.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
Я частый пользователь портала 3DToday.ru, и каждый раз, когда я вижу очередную статью под названием “еще один технологический пластик” меня бросает в легкую дрожь. В период с 2019 до 2020 годы вышло так много материалов, что даже опытному юзеру будет весьма непросто разобраться зачем и для чего нужен тот или иной материал.
В своей статейной тетралогии я решил сделать подробный обзор материалов представленными различными производителями, исключая те, которые не стоят особого внимания. Составлю собственный рейтинг, по которому буду рекомендовать к покупке тот или иной материал от ключевых производителей, и расскажу об опыте их использования на различных 3D-принтерах. Мной были выбраны следующие производители материалов: Filamentarno, REC, PrintProduct, BestFilament и FD Plast(как самый популярный производитель среди гаражных мастеров)
Оборудование на котором работаю я : Hercules Strong. В своей работе я сталкивался с множеством принтеров, такими принтерами как Ultimaker S2, Up mini, Picaso Designer (различных версий), Magnum Creative 2 PRO, Zenith, Raise N2, VolgoBot версии А4 PRO, и другие.
Информацию я искал по крупицам с разных сайтов, и приправил их небольшой ноткой субъективного мнения, а также постарался объединить все в своих (нескольких) статьях.
То о чем знают все
В этой статье я расскажу о самых известных материалах, с которых все начинают знакомиться с 3Д-индустрией. Расскажу чего ждать, и чего опасаться при работе с тем или иным материалом, косвенно пройдусь по параметрам печати, расскажу о технических характеристиках, применении, затронем экономическую составляющую при работе с определенным материалом, перечислю некие особенности и подведу свой “ТОП-производителей” по производству материалов и принтеров(в высокой ценовой категории) при работе с этими материалами.
№1 ABS
ABS (акрилонитрилбутадиенстирол, АБС) ударопрочная техническая термопластическая смола. В 3D-печати является самым одним из самых популярным материалом.
Этот материал встречается повсеместно в нашей жизни. Он широко используется в промышленности, из него изготавливают крупные детали автомобилей (приборные щитки, решетки радиатора), корпусов крупной бытовой техники, спортинвентаря, изделий сантехники. В 3D-печати являлся первым используемым полимером. К сожалению, в этой сфере он не так прост в обращении, как хотелось бы. Из-за специфики технологии из него трудно делать крупные объекты из-за усадки, случаются отлипания и расслоения модели. Закрытая камера печати частично решает эту проблему, для того чтобы практически полностью от нее избавиться необходимо иметь именно термостатную камеру.
К моему удивлению, FD Plast имеет первое место в этом первенстве, а REC оказался в аутсайдерах. Каковы причины? Конечно же в цене. Около 5 лет назад REC был топом по качеству с соответствующими ценами, но за последние пару лет другие производители подтянулись по этому параметру, но цены держат ниже чем REC, отсюда и связь. Может после этой статьи REC перестанет слегка задирать цены на свой материал, и будет более доступен рядовым покупателям.
Что касается FD Plast, то по моему мнению их материал подходит для тестовой или домашней печати, если же у вас серьезный проект крупных масштабов и сжатые сроки, то лучше обратиться к проверенным производителям. Получится дороже, но меньше потратите времени и нервов, в случае, если печать собьется.
Также стоит заметить, что существует множество марок и композитов на основе ABS, в связи с чем могут разниться цены на материал так сильно, к сожалению, производитель не предлагает технологической карты к материалу, из-за чего нельзя в полной мере найти ответ на вопрос: “почему так дорого?”.
Если заказывать 3д-печать в различных компаниях, то в среднем в провинциях цена при печати этим пластиком составляет от 10 до 30р за грамм, если заказывать в top3Dshop, то цена на ABS составляет 45р за грамм.
В целом использование этого пластика вполне прибыльное дело, если вы собираетесь выполнять заказы на 3д-печать.
Топ 3D-принтеров для работы с ABS:
Все остальные принтеры имеют примерно одинаковый уровень печати ABS’ом, благо за 5-8 лет существования компаний все ± научились работать с этим материалом.
Достойны упоминаний: Ultimaker / Raise Pro 2. (Ultimaker дает невообразимое качество и стабильность работы, а вот ценник кусается так, что пальцы в рот не клади. Что касается Raise, то в принципе печатает хорошо, но стабильность работы меня не удовлетворяет, а ценник так же не маленький)
№2 PLA
PLA-пластик (полилактид, ПЛА) — биоразлагаемый термопластичным алифатическим полиэфиром, структурная единица которого — молочная кислота. ПЛА-пластик производят из кукурузы, сахарного тростника, картофельного или кукурузного крахмала и целлюлозы. Является одним из самых популярных материалов для 3D-печати. Благодаря своей природному сырью в составе полимера позволяет без угрозы для человека применять его для различных целей.
ПЛА-пластик отлично показывает себя в макетных мастерских и в создании мастер моделей, который не призваны нести длительные механические нагрузки. С помощью него получаются модели с тщательной детализацией, а также используют при работе с детьми.
На PLA цены несколько выше, и поэтому наш ТОП слегка сместился:
PLA материал который сильно набирает влагу, из-за чего его характеристики сильно падают, и без того хрупкий материал становится чуть ли не стеклянным. FD Plast в очередной раз берет своей ценой, обходя своих конкурентов в 1,5, а то и почти в 2 раза, но с ним я очень сильно намучился, он вытягивает влагу из воздуха наверное так же сильно, как селикагель из обуви.
Если заказывать 3д-печать в различных компаниях, то в среднем в провинциях цена при печати этим пластиком составляет от 10 до 20р за грамм, если заказывать в top3Dshop, то цена на PLA составляет 35р за грамм.
Если исходить из вопроса прибыли, то использование этого пластика приносит меньше денег к 1 грамму материала, но благодаря своим особенностям, проблем в печати этим пластиком намного меньше, чем с тем же АБС.
Топ 3D-принтеров для работы с PLA:
Достойны упоминания: Raise PRO 2 ( это пожалуй один из худших принтеров для печати PLA, пробовал печатать на нем в одном ЦМИТе, и от душного помещения экструдеры забивались буквально на каждой печати, в целом это также зависит еще и от производителя материала, но одна и та же катушка на разных принтерах показывала себя совсем по разному, и поэтому я крайне не рекомендую к печати PLA-пластиком на этом принтере)
№3 PET-G
PETG (полиэфтилентерефлатат-гликоль, ПЭТГ) высоко ударопрочный пластик, благодаря модифицированию гликолем не кристаллизуется, что делает более возможным глубокую вытяжку при термоформировании. На данный момент активно набирающий популярность пластик, все потому, что объединяет в себе положительные качества множества остальных полимеров.
В быту из PET делают пластиковые бутылки, благодаря своей химической нейтральности применяется в пищевой промышленности. Сам по себе PET-G схож с материалом PET. В 3D-печати хорошо зарекомендовал себя как универсальный материал, который может быть использован как в технических деталях несущих невысокие нагрузки, так и в макетировании.
На удивление, рейтинг по PET-G на мой взгляд самый честный. В связи с тем, что PET более стабильный в плане хранения и печати материал, то в графе “Качество” произошел большой прирост по баллам. REC вновь в аутсайдерах, в очередной раз повторюсь, что это из-за высокой стоимости материала, и мне самому больно видеть эту компанию в конце топа.
Если заказывать 3д-печать в различных компаниях, то в среднем в провинциях цена при печати этим пластиком составляет от 15 до 35р за грамм, если заказывать в top3Dshop, то цена на PET-G составляет порядка 40р за грамм(точной цены не нашел).
Если исходить из вопроса прибыли, то использование этого пластика приносит меньше денег к 1 грамму материала, но благодаря своим особенностям, проблем в использовании этого пластика намного меньше, чем с тем же АБС.
Топ 3D-принтеров для работы с PET-G:
ОТСУТСТВУЕТ (в общем и целом с PET-G работать также комфортно, как и с PLA, только ко всему прочему его характеристики больше подходят под печать технических деталей, в связи с чем топ полностью повторяет рейтинг принтеров из топа по PLA)
№4 HIPS
HIPS(высокопрочный полистирол) — достаточно мягкий пластик, создавался для использования совместно с ABS, для поддержек при двух экструдерной 3D-печати. Этому способствовали его следующие свойства: одинаковая с ABS температура экструзии, низкая спекаемость с ABS, наличие растворителя (D-Limonene), который растворяет HIPS и не растворяет ABS. Некоторые производители не имеют в своем каталоге данного материала, собственно говоря не вижу его широкого применения в нынешнее время, поэтому и не жалко.
Применение: когда-то этот материал появился его использовали для печати поддержек на 2-ух экструдерных принтерах, сами поддержки растворялись в лимонене. На сегодняшний день это уже не столь актуально, в связи с появлением такого материала как PVА, сам по себе материал на сегодняшний день совершенно не нужен. Сам по себе материал достаточно стабильный, хоть и требует тщательной просушки.
Как мы видим Filamentarno и PrintProduct не производит данный материал, собственно наш топ будет в уменьшенному виде:
Топ 3D-принтеров для работы с HIPS:
№5 SBS
SBS (стиролбутадиен–стирол) — еще один из относительно новых игроков на рынке пластиков для 3D-печати. Характеризуется низкой токсичностью и усадкой, а также высокой прочностью. Основное его преимущество в его прозрачности. Изделия, напечатанные этим пластиком и обработанные сольвентом, приобретают прозрачность окрашенного стекла.
Данный материал у различных производителей имеет различные названия, например у BestFilament он называется WATSON, а у некоторых производителей он и вовсе не представлен.
Топ 3D-принтеров для работы с SBS:
Вывод:
FD Plast: становится победителем по общедоступным материалам, хоть я и не согласен с этим, т.к. считаю их политику в виде демпинга рынка неправильной, но компания имеет множество последователей, который предпочитают товар из разряда “дешево и сердито”.
Filamentarno: лично для меня это лучший производитель с адекватной ценой, не маленьким перечнем продукции, и с постоянным качеством, которое ни разу меня не подводило.
Print Product: до того как перешел на Филаментарно пользовался в основном продукцией этой компании, в прошлом компания обладала колоссальным перечнем продукции, но в последний год решили сменить вектор развития, и сделали ставку на материалы, качество которых могут обеспечить в достаточной мере.
REC: в прошлом однозначный фаворит по качеству предоставляемых материалов, сейчас качество на том же уровне, а вот ценник кусается.
Best filament: лично у меня не все гладко с этим производителем, т.к. мне кажется что качество слегка плавает от партии к партии, на Hercules’e образуются пропуски при печати ABS пластиком.