Filamenti za 3D ispis

Bez obzira koliko kvalitetan 3D printer imaš, ljepota i performanse 3D printanog komada ovisit će o kvaliteti filamenta koji koristiš, o vrsti filamenta te o optimalnim postavkama tvog 3D printera. Ovaj blog koristit će ti kao putokaz kroz kategorije filamenta na 3DPrintaj webshopu – PLA, PETG, ASA, ABS, Industrial special filamenti, Fleksibilni filamenti i Art special filamenti. Kroz ovaj blog objasnit ćemo ti kada koristiti koju vrstu filamenta te njihove karakteristike.

Sigurno si se nakon kupnje FDM/FFF 3D printera zapitao koje je filamente optimalno koristiti za izradu umjetničkih, dizajnerskih ili pak raznih funkcionalnih 3D printeva. U jednom od prethodnih blogova, pisali smo o FDM/FFF tehnologijama 3D printanja i plastičnom materijalu (filamentu) koji ćemo u nastavku kategorizirati. Svi FDM/FFF 3D printeri koriste plastični materijal (žicu, filament) koji dolazi namotan na kolut. Postoji više vrsta filamenata koji FDM/FFF 3D printeri koriste. PLA, PETG, ABS i ASA samo su neki od danas najpoznatijih vrsta filamenata. 

Karakteristike FDM/FFF filamenata

Filament za FDM/FFF 3D printer je plastomer, skupina unutar polimera koja se omekšava i oblikuje pod visokom temperaturom, dok se hlađenjem stvrdnjava. FDM/FFF 3D printer pomoću specijalne nazubljene osovine, koja se nalazi u glavi 3D printera, povlači filament do grijača koji topi plastiku. Omekšana plastika kroz glavu 3D printera izlazi pomoću mlaznice koja se nalazi, za vrijeme 3D ispisa, nadomak radnoj podlozi. Kako se glava 3D printera pomiče u smjeru x, y i z osi, tako omekšana plastika međusobno prijanja, sloj po sloj, do gotovog objekta.

Težina filamenata za FDM/FFF 3D printere uglavnom varira od 0.5 KG do 2 KG dok je njihov standardni promjer 1.75 mm ili 2.85 mm. Najčešće su za 3D printanje korišteni PLA i PETG filamenti zbog njihove cijene i jednostavnosti 3D ispisa. 

Kvalitetan filament je osnovni preduvjet za vrhunski 3D print. Koji filament koristiš?

Kategorije filamenata prema svojstvima i namjenama

Filamente smo na 3DPrintaj webshopu podijelili prema svojstvima, a to su:

• Osnovni ili basic filamenti (PLA, PETG, ABS i ASA)
• Industrial special filamenti 
• Fleksibilni filamenti 
• Art special filamenti 

Temeljna razlika je u tome što su osnovni ili “basic” filamenti (PLA, PETG, ABS i ASA) zapravo osnova/baza temeljem koje se mogu izraditi razni kompozitni materijali za 3D ispis. Njih smo prema namjeni podijelili u industrial, fleksi te art special kategoriju filamenata. 

1. Osnovni ili Basic filamenti

Prva kategorija filamenata sadrži četiri vrlo često korištene vrste filamenata za desktop 3D printere koji su izuzetno popularni zbog njihove lagane upotrebe i fizičkih karakteristika. Unutar ove kategorije ubrajamo: PLA, ABS, PETG i ASA.

PLA (polilaktična kiselina)

Za ovu vrstu filamenta možemo bez ustručavanja reći da je PLA plastika kraljica među filamentima po svojoj popularnosti. Iako se često uspoređuje s ABS-om, drugim u redu po popularnosti kod kupaca, PLA je najpopularnija s razlogom. Ona je termoplastični polimer koji se dobiva iz obnovljivih izvora, točnije iz kukuruznog škroba ili šećerne trske, što ga čini lako razgradivim.

Dolazi u mnogim nijansama i stilovima, što ga čini idealnim za širok spektar primjena. Bilo da tražiš veliki spektar boja ili jedinstvenije mješavine, PLA je izuzetno jednostavan za rad i dodatnu obradu, te naposljetku estetski vrlo ugodan materijal.

Tijekom godina razvijeno je dosta različitih verzija PLA filamenta. Iz tog razloga trenutno možeš pronaći PLA sa dodatkom bakrenih čestica, PLA sa dodatkom drvenih vlakana, PLA s brončanim česticama, Low Warp (LW)-PLA, PLA s fosforescentnim česticama, vrlo popularni semi-mate PLA itd.

3D printevi izrađeni PLA filamentom

Nedostaci PLA filamenta:

• tendencija da se deformira ili rastopi kada se na njega primijeni toplina – samo pokazna namjena
• krhak i lako se lomi zbog čega nije najbolji izbor za komade koji dolaze u dodir s hranom
• 3D printani komadi nisu namijenjeni za vanjsku upotrebu
• tijekom vremena razvijen izdržljiviji materijal koji ima žilavost ABS-a, primjer Azurefilm PLA strongman.

Primjena PLA

Većina vrsta PLA filamenta izvrsna je za vizualne ispise i brze izrade prototipova, posebno u slučajevima kada 3D printani dio neće naići na previše naprezanja. Neke od najpopularnijih namjena PLA filamenta uključuju vizualne 3D modele, figurice, igračke s malim habanjem, nefunkcionalne prototipove i spremnike. To ne znači da se PLA ne može koristiti za profesionalne namjene. Naprotiv, PLA filamentom 3D printali smo naše najveće projekte: RTL maketu, maketu grada Korčule, maketu Virovitice te golfericu Prudence. Sva četiri projekta imaju uglavnom pokaznu namjenu.

Više o upotrebi PLA filamenata te njihove specifikacije možeš pronaći u našem blogu “PLA filamenti za potrebe 3D ispisa”. 

PETG

PETG filament izrađen je od polietilen-tereftalata (PET) sa dodatkom glikola (dodatno slovo G u nazivu) koji se dodaje u materijalni sastav tijekom polimerizacije što rezultira da je filament bistriji, manje lomljiv te se time olakšava uporaba u odnosu na osnovni PET. Također kao i u slučaju PLA filamenta, PETG možeš pronaći u raznim varijacijama boja te u promjerima 1.75 mm i 2.85 mm. Koristi se isključivo za FDM/FFF 3D ispis.

Nedostaci PETG filamenta:

• potrebno vrijeme za prilagodbu retrakcije, temperature 3D printanja, brzine kretanja te brzine 3D printanja
• mogućnost pojave tzv. „stringinga“ (nalik paukovoj mreži) koji se događa kada se na podlozi 3D printa više 3D modela jer mlaznica putuje od jedne do druge točke preko praznog prostora
• hidroskopan (apsorbira vlagu iz zraka zbog čega se smanjuje kvaliteta i trajanje materijala)

Primjena PETG

PETG ima optimalnu primjenu za sve predmete koji trebaju imati veću čvrstoću i žilavost te mogućnost primjene vani na otvorenom. U PETG filamentu najčešće 3D printamo razna kućišta i inženjerske komade.

Mogli bismo reći da je PETG 2020. godine odnio titulu najčešće korištenog te najpopularnijeg filamenta u proizvodnji držača vizira u borbi protiv koronavirusa. Uz to, neizostavan je materijal za 3D ispis svakome tko treba bilo kakve držače ili 3D printeve koji moraju izdržati toplinu, sunčevu svjetlost te druge klimatske uvjete.

Najopsežniji projekt koji smo do sada radili u PETG filamentu je EASI (Evaluation of Ayres Sensory Integration) test. To je test taktilne percepcije koji radni terapeuti koriste u radu s djecom. Ovaj filament je idealan za ovu namjenu jer se lako 3D printa, dolazi u bojama, a u sredinu svakog 3D printanog komada može se jednostavno umetnuti magnet te se gotovi oblici lako mogu dezinficirati na temperaturama do 80 stupnjeva celzijusa.

Više o upotrebi PETG filamenata te njihove specifikacije možeš pronaći u našem blogu “PETG filamenti za potrebe funkcionalnog 3D ispisa”. 

ABS

ABS filament (Akrilonitril-Butadien-Stiren) je termoplastični materijal koji se koristi za izgradnju krutih objekata. Idealan je za 3D printanje krutih objekata koji trebaju imati visoku čvrstoću i udarnu otpornost. Može izdržati visoku ili vrlo nisku temperaturu. Kako posjeduje neugodan miris za vrijeme 3D printanja svakako preporučamo korištenje zatvorenog radnog volumena 3D printera.

Nedostaci ABS filamenta:

• lako se uvija (eng. warping)
• potrebna visoka temperatura za 3D printanje
• neugodan i nadražujući miris tijekom 3D printanja
• nemogućnost 3D ispisa na 3D printeru otvorenog radnog volumena

Primjena ABS-a

ABS je izrazito čvrst materijal koji je otporan na udarce i visoke temperature, ali i umjereno fleksibilan, odnosno vrlo žilav. Navedena svojstva skupa čine ABS dobrim osnovnim filamentom, ali on je zapravo „glavna zvijezda“ za izradu predmeta uporabne namjene. ABS materijal najčešće se koristi za 3D printanje kućišta, raznih mehaničkih dijelova, ali i mnogih drugih funkcionalnih prototipova ili serija proizvoda koji su izloženi opterećenju. Mi smo ga koristili za 3D print vatrootpornog kućišta za elektroniku.

Na 3DPrintaj webshopu možeš pronaći široku ponudu ABS filamenata te njihove specifikacije. 

ASA

Acrylonitrile styrene acrylate (ASA) je termoplastika koja se najčešće koristi za 3D printanje inženjerskih komada ili za upotrebu na otvorenom. ASA je nova i poboljšana verzija ABS-a koji je široko poznat i korišten. 

ASA je kao i ABS malo teža za 3D printanje zbog visoke osjetljivosti na toplinu prilikom printanja. Nakon procesa 3D printanja, predmeti su dosta dugotrajni i otporni na visoke temperature. Jedna od velikih razlika između ASA i ABS filamenta je u tome što ASA, za razliku od ABS neće požutjeti u vanjskim uvjetima. 

Nedostaci ASA filamenta:

• nešto skuplji u odnosu na ostale filamente za 3D printanje
• visoka temperatura ekstrudera
• visoka temperatura radne podloge
• velika potrošnja električne energije tijekom 3D printanja
• dijelovi ponekad mogu napuknuti
• dijelovi se mogu iskriviti i smanjiti

Primjena ASA-e

• izrada eksternih dijelova u auto-moto industriji
• izrada zamjenskih dijelova za kućanstvo
• izrada sportske opreme
• izrada opreme i pomagala za vrt
• izrada dijelovi za vanjsku upotrebu

Savjeti za smanjivanje čestih problema tijekom 3D printanja s ASA filamentom:

• budi siguran da imaš odgovarajući radnu podlogu za 3D printanje s ASA-om
• koristi odgovarajući adheziv za ASA/ABS filamente, Kapton traku, lijepilo ili lak za kosu
• koristi 3D printer zatvorenog radnog volumena ili enclosure /kutiju kako bi smanjio iskrivljavanje materijala tijekom ekstruzije
• prilagodi temperaturu kako bi izbjegao pregrijavanje
• postavi ventilator na manju brzinu (5-10% povećanje nakon prvog sloja 3D printa)
• testiraj temperaturu (započni od 250 C/ 110 C)
• zamijeni mlaznicu prilikom promjene materijala za 3D printanje.

Na 3DPrintaj webshopu možeš pronaći široku ponudu ASA filamenata te njihove specifikacije.

2. Industrial special filamenti

Industrial special filamenti u našoj ponudi namijenjeni su za prototipe te serije proizvoda visoke kvalitete i postojanosti. Ovo su materijali prave profesionalne namjene i visoke funkcionalnosti. Većina njih 3D printa se u normalnim uvjetima dok je za pojedine preporučljiva zatvorena i grijana radna komora.

Industrial materijale na bazi kopoliestera karakterizira visoko uređena struktura u tekućem i čvrstom stanju. Zbog toga imaju izvanrednu toplinsku stabilnost te vrlo visoku čvrstoću i krutost. Odlična svojstva ovih filamenata rezultiraju vrlo širokim spektrom primjene. Uz svaki filament možeš pronaći njegove tehničke specifikacije (TDS i MSDS).

Podjela prema svojstvima materijala: 

• poboljšani PETG
• osnova PLA
• osnova Amphora – 3D Polymer
• Nylon

Primjena

Koristili smo ih u cijelom nizu projekata od izrade kalupa, preko umjetničkih 3D printeva, arhitektonskih maketa, inženjerskih projekata, mehaničkih dijelova pa sve do kompletnog razvoja većih proizvoda u koje je smještena elektronika.

Na 3DPrintaj webshopu možeš pronaći široku ponudu Industrial special filamenata i njihove specifikacije. Od Industrial special filamenata u našoj ponudi najtraženiji su 3D4Makers Facilan C8, 3D4Makers Facilan HT i 3D4Makers PETG Carbon.

3. Fleksibilni filamenti – TPE, TPU, TPC

Fleksibilni filamenti veliki su hit među inženjerima, dizajnerima, a posebice u tekstilnoj industriji. Tako smo ih mi najčešće koristili za 3D print savitljivih dizajnerskih odjevnih komada za izraelsku dizajnericu Danit Peleg. Ljepota 3D printanih predmeta i žilavost materijala odlična su kombinacija koja osigurava kvalitetu i funkcionalnost. Razni fleksibilni filamenti izrađuju se od termoplastičnih elastomera (TPE) koji su spoj tvrde plastike i gume. Postoji više tipova TPE plastika, ali u FFF tehnologiji ispisa najčešće se koristi termoplastični poliuretan (TPU). Razina elastičnosti ovisi o tipu TPE plastike i kemijskih formula korištenih od proizvođača. Ona može varirati od tvrdoga kao što je automobilska guma do savitljivog kao što je lastika.

Nedostaci fleksibilnih filamenta:

• zahtjevnije 3D printanje nego s krutim materijalima
• duže vrijeme 3D printanja zbog nižih brzina rada
• teško premošćivanje linija (tzv. “bridging”)
• nije preporučljivo korištenje na ekstruderima koji dovode filament kroz cijev (bowden ekstruder)

Razina krutosti fleksibilnog materijala

Svaki TPU filament ima svoju predodređenu krutost koja se mjeri u shore-ima:

• Shore A – koristi se za mjerenje krutosti mekanih gumenih materijala
• Shore D – koristi se za mjerenje krutosti srednje tvrdih do iznimno tvrdih guma
• Što je niži broj oznake na filamentu npr. 85A to je materijal elastičniji i teži za 3D print, i suprotno, veći broj npr. 98A je čvršći i lakši za print. 

Više o fleksibilnim filamentima u našoj ponudi možeš pronaći u našem blogu “3D ispis s fleksibilnim TPU filamentima”. Od Fleksibilnih filamenata u našoj ponudi najtraženiji su Fillamentum Flexfill TPU 98A i Recreus Filaflex 82A.

Tablica tvrdoće materijala. Izvor: Recreus.com

4. Art special filamenti

Art special filamenti, posebne namjene, nastali su sintezom raznih materijala u svrhu dobivanja posebnih dekorativnih karakteristika 3D printanih modela. Filamenti poput Glowfill-a, Woodfill-a, Copperfill-a, i Bronzefill-a razvijeni su kako bi zadovoljili specifične umjetničke, maketarske i dekorativne namjene. Osnova im je PLA materijal. Kako neki od njih u sebi sadrže čestice drva ili metala, preporučljivo je koristiti mlaznicu od ojačanog čelika. Preporučljivo je imati barem osnovno iskustvo 3D ispisa prije kretanja u rad s kompozitnim materijalima.

Art special filamenti idealni su za razne umjetničke primjene, primjene u maketarstvu, dizajnu te za razne hobističke namjene. Tako smo mi u Azurefilm Wood filamentu izradili gotovo cijelu maketu grada Korčule, koju možeš posjetiti u Muzeju grada Korčule. Zasebno, ili u kombinaciji sa drugim materijalima, ovi filamenti daju nevjerojatan izgled i efekt 3D printanom modelu. 

Art special filamenti dolaze u nekoliko varijacija

Wood filamenti su multifunkcionalni filamenti sastavljeni od 40% recikliranog drva i 60% polimera. 

Silk filament za 3D printere dizajniran je kako bi ga bilo jednostavno koristiti svim početnicima, ali i naprednijim korisnicima. Vrlo je kvalitetan materijal za 3D printanje jer ima izvrsna mehanička svojstva, slična PETG-u. 3D printevi izrađeni silk filamentom imaju površinsku teksturu nalik svili.

Glow filament materijal koji je u svojoj osnovi PLA sa dodanim fosforescentnim česticama koje svijetle u mraku. 

Copperfill filament sadrži čestice bakra koje će ti omogućiti ispis 3D printeva teksturom i izgledom nalik bakrenima.

Bronzefill filament sadrži čestice bronce koje će ti omogućiti ispis 3D printeva teksturom i izgledom nalik brončanima kod kuće.

Na 3DPrintaj webshopu možeš pronaći široku ponudu Art special filamenata i njihove specifikacije. Od art special filamenata u našoj ponudi najtraženiji su Azurefilm wood i Azurefilm silk filamenti.

Nadamo se da smo ti ovom klasifikacijom filamenata te objašnjenjem njihovih namjena uvelike pomogli u odabiru kvalitetnog filamenta za tvoj sljedeći 3D print. Kako je odabir filamenata jedna od najzahtjevnijih misija, ako i dalje nisi siguran koji filament odabrati javi nam se na e-mail info@3dprintaj.com s upitom. Ovdje smo da ti pomognemo 3D printati s kvalitetnim filamentom u vrhunskoj rezoluciji. Kreni s nama, 3D printaj i ti!

#3DPrintaj #3dprinthrvatska #3dprintingcroatia

Izvori:

https://all3dp.com/1/3d-printer-filament-types-3d-printing-3d-filament/

https://all3dp.com/2/asa-filament-explained-and-compared/ 

https://3dgence.com/3dnews/3d-printing-filaments-for-industrial-use-short-guide/ 

https://www.ensingerplastics.com/en/shapes/high-performance-plastics/pei