Объяснил нити 3D принтера

Как правильно выбрать нить

После того, как вы выберете 3D-принтер, первое решение, которое вам нужно будет сделать, - это какой тип нити вы хотите использовать. Существует несколько десятков разновидностей, даже если отбросить многочисленные цвета, в которые они входят. Например, пробираясь сквозь них, появляется ряд химически звучащих названий: например, полимолочная кислота, поливиниловый спирт, углеродное волокно и изогнутые языком термопластичные эластомеры. Среди них есть головокружительные названия: ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA и PCTPE. Но не смущайтесь этим алфавитным супом. Обычно используются только несколько типов, и производители, как правило, избегают чрезмерно назойливых прозвищ в пользу более описательных имен, ссылающихся на существенное качество нити накала, такое как гибкость (например, Ninjaflex Ninjaflex и Polyflex Polymaker) и прочность (Makerbot, XYZprinting) и Ultimaker все рыночные нити, называемые Tough PLA).

Основы накаливания

Нити, используемые в 3D-печати, представляют собой термопласты, которые представляют собой пластмассы (или полимеры), которые плавятся, а не горят при нагревании, могут быть отформованы и отформованы и затвердевать при охлаждении. Нить подается в нагревательную камеру в узле экструдера принтера, где она нагревается до точки плавления, а затем выдавливается (впрыскивается) через металлическое сопло, когда узел экструдера движется, отслеживая путь, запрограммированный в файл трехмерного объекта для создания, слой за слоем, печатный объект. Хотя большинство 3D-принтеров имеют один экструдер, есть некоторые модели с двумя экструдерами, которые могут печатать объекты разных цветов или с разными типами нитей накала.

Процесс печати с использованием пластиковой нити называется либо изготовлением из плавленой нити (FFF), либо моделированием с наплавкой (FDM). Это одно и то же; аббревиатура FDM является торговой маркой первопроходца 3D-печати Stratasys Corp., поэтому другие производители создали свои собственные имена для описания технологии своих принтеров; FFF это тот, который завоевал популярность. Даже сегодня, за исключением брошюр некоторых производителей, вы увидите, что названия используются взаимозаменяемо.

Нить продается в катушках весом от 0, 5 кг до 2 кг. Нить имеет две толщины, 1, 75 миллиметра и 3 миллиметра. (Последний на самом деле немного тоньше, около 2, 85 миллиметра.) Подавляющее большинство элементарных нитей имеет тип 1, 75 миллиметра; Ultimaker и LulzBot являются одними из немногих производителей, чьи принтеры используют более толстый размер. Вес почти всегда указан в метрических единицах.

Теперь давайте рассмотрим несколько наиболее популярных и важных типов нитей накала.

Динамический дуэт: ABS и PLA

На сегодняшний день наиболее распространенными типами нитей являются акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) и полимолочная кислота (PLA). Большинство основных 3D-принтеров предназначены исключительно для использования этих нитей. Часть их привлекательности в том, что они относительно недороги и стоят всего 20 долларов за килограмм.

Не откладывайтесь на громоздкое химическое название АБС; это тот же пластик, который используется в Legos. Объекты, напечатанные из АБС, прочные, долговечные и нетоксичные. Он имеет относительно высокую температуру плавления с температурой печати от 210 до 250 градусов по Цельсию. Нижние углы объектов, печатаемых с помощью ABS, имеют тенденцию немного скручиваться вверх, особенно если вы используете неотапливаемую печатную кровать. Во время печати АБС может издавать едкий, неприятный запах, поэтому лучше всего его использовать с принтером с закрытыми рамками в хорошо проветриваемом помещении.

PLA имеет относительно низкую температуру плавления, с температурой от 180 до 230 градусов по Цельсию. Это растительный и биоразлагаемый. Он тяжелее, чем ABS, печатает без деформации и, как правило, с ним легко работать, хотя в редких случаях это может вызвать заклинивание экструдера. PLA часто используется в качестве основного материала для более экзотических, композиционных материалов, о которых мы поговорим чуть позже.

нейлон

Нейлон - это невероятно универсальный синтетический материал, разработанный в 1930-х годах, который нашел применение во всем: от зубных щеток до парашютов, от шин до чулок, а теперь и от нити для 3D-принтера. По своей сути это полимер или пластик (или, точнее, семейство пластиков). Он прочный и долговечный, но в то же время гибкий и входит в число самых дешевых нитей для 3D-печати. Он плавится при более высокой температуре (около 240 градусов по Цельсию), чем большинство нитей. Не все 3D-принтеры созданы для того, чтобы выдерживать это тепло - некоторые вещества, обычно используемые в экструдере, выделяют пары при этой температуре. Как и в случае с АБС, объекты, напечатанные нейлоном, имеют тенденцию к деформации, которую можно смягчить, используя нагретую кровать для печати.

Гибкая нить

ТПЭ (или термопластичные эластомеры) являются термопластами с высокой эластичностью (хотя они все еще далеки от, скажем, резиновых полос); объекты, напечатанные с ними, относительно гибки. Одним из распространенных типов TPE является термопластичный полиуретан (TPU), примером которого является NinjaFlex.

Растворимые нити: HIPS и PVA

Один из наиболее броских акронимов, HIPS, обозначает ударопрочный полистирол. Бедра по умеренной цене, легкие и могут быть отшлифованы, склеены и окрашены акриловыми красками. Он похож на ABS, за исключением того, что HIPS растворим в лимонене, растворителе на основе цитрусовых, что делает его хорошим выбором - при печати вторым материалом (таким как ABS или PLA) на принтере с двойным экструдером - в качестве материала поддержки которые могут быть распущены после печати. Он также хорошо печатает сам по себе, и это нить, рекомендованная LulzBot для своего мини-3D-принтера LulzBot, который заслужил наш выбор редакции. MakerBot Dissolvable Filament также состоит из HIPS.

Другой растворимой нитью является PVA (поливиниловый спирт), который удобно растворяется в воде. ПВА не имеет запаха, нетоксичен и биоразлагаем. Он имеет низкую температуру плавления и может перегреть сопло экструдера при перегреве. Он часто используется в качестве вспомогательного материала в принтерах с двумя экструдерами; Я протестировал Ultimaker 3, напечатав тестовый объект - коробку внутри коробки - используя PLA для самих коробок и PVA в качестве поддержки. После того, как объект был напечатан, я погрузил его в теплую воду, и PLA постепенно растворилась, оставив пару вложенных коробок.

Композитные нити

Композитные нити имеют основу из PLA или другого термопластика, в которую были смешаны частицы, порошки или чешуйки других материалов. Некоторые представляют собой древесные смеси, другие включают песчаник или известняк, а третьи содержат различные виды металлов, в том числе железо, алюминий, латунь, бронза и медь. Эти нити приобретают некоторые свойства материалов, с которыми они были смешаны. Другим популярным композитом является углеродное волокно; объекты, напечатанные на нем, берут некоторую прочность волокна. Недостатком этих композитных нитей является то, что они стоят значительно дороже, чем некомпозитные.

За пределами пластиковой нити: печать на основе смолы

С сегодняшним распространением принтеров FFF легко упустить из виду тот факт, что на рынке есть модели, основанные на других технологиях, не использующих нить накаливания. Главным среди них является стереолитография (также известная как SLA), первая технология 3D-печати, которая способна производить очень детальные отпечатки с высоким разрешением. Ценники на принтеры SLA для коммерческого использования могут доходить до пяти (и даже до шести) цифр, но мы видели некоторые более дешевые модели, подходящие для любителей и ремесленников.

При SLA-печати ультрафиолетовый лазер отслеживает форму печатаемого объекта, слой за слоем, на чувствительной к ультрафиолету смоле (так называемой фотополимерной или фотополимерной смоле), помещенной в лоток или ванну, и смола, подвергаемая воздействию лазера, затвердевает сформировать печатный объект. Смолы поставляются в бутылках емкостью 500 мл и 1 литр. Цены производителей принтеров начинаются от 100 долларов за литр. Некоторые производители разработали смолы для прочности, гибкости, жесткости и других качеств, и такие смолы, как правило, продаются с наценкой. Смолы страдают от ограниченной цветовой палитры и имеют тенденцию ограничиваться черным, серым, белым и прозрачным, хотя в последнее время стали доступны некоторые более яркие и металлические смолы.

DLP - это форма стереолитографии, в которой вместо лазера в качестве источника света используется проектор, в котором вместо ультрафиолета используется видимый свет. Проектор, в котором используется технология Texas Instruments DLP (Digital Light Processing), проецирует серию изображений в чан из фотополимерной смолы, аналогичный смолам, используемым при печати SLA, для создания объекта слой за слоем.

Теперь, когда вы знаете все, что вам нужно о самых популярных нитях, вы можете прочитать наше руководство по покупке 3D-принтеров, которое включает обзоры лучших моделей, которые мы недавно тестировали. Вы также можете проверить, что сказал ранний последователь о том, как он научился печатать в 3D.