A 3D nyomtató szálainak magyarázata

Hogyan válasszuk ki a megfelelő izzószálat

Miután kiválasztotta a 3D-s nyomtatót, az első döntést meg kell hoznia, hogy milyen típusú izzószálat szeretne használni. Több tucat fajta létezik - még akkor is, ha elhagyjuk a számos színt, amelybe jönnek. A rajtuk átfutó kémiai hangzású nevek sorozata: például tejsav, polivinil-alkohol, szénszál és például a nyelv-csavarodott hőre lágyuló elasztomerek. Felelősen sokféle rövidítés, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA és PCTPE szédül. De ne aggódjon ez az ábécé leves. Csak néhány típus van közönséges használatban, és a gyártók hajlamosak túlzottan geekikus mondatokra venni az olyan leíró nevek mellett, amelyek az izzószál olyan alapvető tulajdonságaira utalnak, mint például a rugalmasság (például a NinjaTek's Ninjaflex és a Polymaker's Polyflex) és az erő (Makerbot, XYZprinting). és az Ultimaker összes piaci filamentuma, Tough PLA néven.

Az izzóspirál alapjai

A 3D-s nyomtatáshoz használt rostok hőre lágyuló műanyagok (műanyagok (más néven polimerek)), amelyek hevítés helyett olvadnak, nem égnek, formálhatók és önthetők, és hűtéskor megszilárdulnak. Az izzószálat egy fűtőkamrába vezetik a nyomtató extruder egységében, ahol az olvadáspontjáig hevítik, majd egy fém fúvókán keresztül extrudálják (aprítják), amint az extruder egység elmozdul, nyomon követve egy 3D objektum fájlba programozott utat, hogy létrejöjjön, rétegenként, a nyomtatott tárgyat. Noha a legtöbb 3D-s nyomtató egyetlen extruderrel rendelkezik, vannak olyan duális extruder-modellek, amelyek különféle színben vagy különféle izzószál-típusokkal képesek kinyomtatni egy tárgyat.

A műanyag izzószállal történő nyomtatás folyamatát nevezik vagy olvasztott szálak gyártásával (FFF), vagy olvasztott lerakódás modellezéssel (FDM). Ők ugyanaz; az FDM betűszó a 3D nyomtatás úttörője, a Stratasys Corp. védjegye, így más gyártók saját nevüket készítették nyomtatóik technológiájának leírására; Az FFF az, amely elkapta. Még ma is, néhány gyártó kiadványainak kivételével, látni fogják a felcserélhetően használt neveket.

Az izzószálat 0, 5–2 kilogramm tömegű orsóban értékesítik. Az izzószál két vastagságú, 1, 75 milliméter és 3 milliméter. (Az utóbbi valójában kissé vékonyabb, körülbelül 2, 85 milliméter.) Az izzóságok túlnyomó többsége 1, 75 milliméter típusú; Az Ultimaker és a LulzBot azon kevés gyártó között vannak, amelyek nyomtatói vastagabb méretet használnak. A súlyt szinte mindig metrikus egységekben sorolják fel.

Most vessünk egy pillantást néhány népszerűbb és fontosabb izzóspirál-típusra.

A dinamikus duó: ABS és PLA

Messze a leggyakoribb szálak az akrilnitril-butadién-sztirol (ABS) és a politejsav (PLA). A legalapvetőbb 3D nyomtatókat kizárólag ezeknek a szálaknak a felhasználására tervezték. Fellebbezésük részben az, hogy viszonylag olcsók, és kilogrammonként 20 dollárba kerülnek.

Ne tegye félre az ABS nehézkes kémiai neve; ugyanaz a műanyag, amelyet Legos-ban használtak. Az ABS-ből nyomtatott tárgyak kemények, tartósak és nem mérgezőek. Viszonylag magas olvadáspontú, nyomtatási hőmérséklete 210–250 Celsius fok. Az ABS-sel nyomtatott tárgyak alsó sarkai hajlamosak kissé felfelé görbülni, különösen akkor, ha nem fűtött nyomtatóágyat használ. A nyomtatás során az ABS heves, kellemetlen szagot bocsáthat ki, ezért a legjobban zárt keretű nyomtatóval jól szellőző helyiségben használni.

A PLA olvadáspontja viszonylag alacsony, felhasználható hőmérséklete 180–230 Celsius fok. Növényi alapú és biológiailag lebontható. Sokkal nehezebb, mint az ABS, deformáció nélkül nyomtat, és általában könnyen kezelhető, bár ritka esetekben extrudáló elakadásokat okozhat. A PLA-t gyakran használják egzotikusabb, kompozit anyagok alapanyagaként, amelyről röviden tárgyalunk.

Nejlon

A nylon egy hihetetlenül sokoldalú szintetikus anyag, amelyet az 1930-as években fejlesztettek ki, és felhasználást megtaláltak a fogkefétől az ejtőernyőig, a gumiabroncsokig és a harisnyáig, és most már a 3D nyomtató izzószáláig. Szívében ez egy polimer vagy műanyag (vagy pontosabban egy műanyag család). Erős és tartós, mégis rugalmas, és a legolcsóbb 3D nyomtatási szálak között. Magasabb hőmérsékleten (kb. 240 Celsius fok) olvad, mint a legtöbb szál. Nem minden 3D-s nyomtatót úgy tervezték, hogy kezelje ezt a hőt - az extruderben néhány általánosan használt anyag füstöket bocsát ki ezen a hőmérsékleten. Az ABS-hez hasonlóan a nylonnal nyomtatott tárgyak hajlamosak is a deformációra, amelyet melegített nyomtatóágy használatával enyhíthetnek.

Rugalmas szál

A TPE-k (vagy hőre lágyuló elasztomerek) hőre lágyuló műanyagok, amelyek nagy rugalmasságukkal rendelkeznek (bár még mindig messze el vannak, mondjuk a gumiszalagoktól); a velük nyomtatott tárgyak viszonylag rugalmasak. Az egyik leggyakoribb TPE-típus a hőre lágyuló poliuretán (TPU), amelynek népszerű példája a NinjaFlex.

Oldható szálak: HIPS és PVA

Az egyik fülbemászó rövidítés, a HIPS, a nagy hatású polisztirolt jelenti. A HIPS mérsékelt árú, könnyű, csiszolható, ragasztható és akrilfestékekkel színezhető. Ez hasonló az ABS-hez, azzal a különbséggel, hogy a HIPS oldódik a citron-alapú oldószerben, a Limonene-ben, így jó választás - második anyaggal (például ABS vagy PLA) dupla extruder nyomtatóval történő nyomtatáskor - mint hordozóanyag amelyek a nyomtatás után feloldódhatnak. Sajátosan is jól nyomtat, és ez az izzószál, amelyet a LulzBot ajánlott a LulzBot Mini 3D nyomtatóhoz, amely elnyerte a Szerkesztők választását. A MakerBot Dissolvable Filament szintén HIPS-ből áll.

Egy másik oldható szál, a PVA (polivinil-alkohol), amely kényelmesen oldódik vízben. A PVA szagtalan, nem mérgező és biológiailag lebontható. Alacsony olvadáspontú, és túlhevülve beszoríthatja az extruder fúvókáját. Gyakran használják segédanyagként a kettős extruder nyomtatókban; Az Ultimaker 3-at teszteltem egy tesztobjektum - egy dobozon belüli doboz - kinyomtatásával, maguknak a dobozoknak a PLA-jával és a PVA-val. A tárgy kinyomtatása után meleg vízbe meríttem, és a PLA fokozatosan feloldódott, így párosított doboz maradt.

Kompozit szálak

A kompozit szálaknak PLA vagy más hőre lágyuló alapanyaga van, amelybe más anyagok részecskéit, porjait vagy pehelyét összekeverték. Egyesek fakeverékek, mások homokkő vagy mészkő, és másokban különféle fémek vannak, beleértve a vasat, alumíniumot, sárgarézet, bronzot és rézet. Ezek a szálak megkapják azon anyagok néhány tulajdonságát, amelyekkel keveredtek. Egy másik népszerű kompozit a szénszál; a belőle kinyomtatott tárgyak a szálak szilárdságát megnövelik. Ezeknek a kompozit szálaknak hátránya, hogy jóval többet fizetnek, mint a nem kompozitok.

A műszálon túl: Gyanta alapú nyomtatás

Az FFF nyomtatók mai elterjedésével könnyen elhanyagolható, hogy a piacon vannak olyan modellek, amelyek más technológiákon alapulnak, amelyek nem használnak izzószálat. A legfontosabb közülük a sztereolitográfia (más néven SLA), az első kifejlesztett 3D nyomtatási technológia, amely képes nagyon részletes, nagy felbontású nyomatok készítésére. A kereskedelmi használatra szánt SLA nyomtatók árcédulái öt (és akár hat) számra is felbukkanhatnak, de néhány alacsonyabb árú modellt is láthattunk, amely amatőröknek és kézműveseknek megfelelő.

Az SLA nyomtatás során az ultraibolya lézer nyomkövetéssel nyomon követi a nyomtatandó tárgy alakját egy tálcán vagy edényben elhelyezett UV-érzékeny gyantán (más néven fotopolimer vagy fotopolimer gyanta), és a lézernek kitett gyanta megkeményedik a nyomtatott tárgy kialakításához. A gyanták 500 milliliter és 1 literes palackokban kerülnek forgalomba, a nyomtató gyártóinak árai liter körülbelül 100 dollártól kezdődnek. Egyes gyártók szilárdság, rugalmasság, merevség és egyéb tulajdonságok szempontjából gyantákat állítottak elő, és ezek a gyanták általában prémium áron árusítanak. A gyanták korlátozott színpaletta miatt szenvedtek, és inkább a fekete, szürke, fehér és átlátszóra korlátozódtak, bár néhány élénk színű és fémes gyanta későn vált elérhetővé.

A DLP a sztereolitográfia egyik formája, ahol fényforrásként vetítőt használ a lézer helyett, ultraibolya helyett látható fényt használva. A kivetítő, amely a Texas Instruments DLP (Digital Light Processing) technológiáját alkalmazza, egy képsorozatot fotopolimer gyanta tartályba vetít, hasonlóan az SLA nyomtatáshoz használt gyantákhoz, az objektum rétegekénti felépítéséhez.

Most, hogy mindent tud, amire szüksége van a legnépszerűbb izzószálakkal kapcsolatban, el kell olvasnia a 3D nyomtató beszerzési útmutatóját, amely áttekintést nyújt a közelmúltban tesztelt legjobb modellekről. Azt is megnézheti, hogy mit mondott egy korai alkalmazó a 3D-s nyomtatás megtanulásáról.