Razložene nitke 3D tiskalnika

Kako izbrati pravo nitko

Ko izberete 3D tiskalnik, se boste morali najprej odločiti, kakšno vrsto nitke želite uporabiti. Obstaja več deset sort - tudi če odštejemo številne barve, ki jih vstopajo. Skozi njih se nariše niz kemično zvenečih imen: pollaktična kislina, polivinil alkohol, ogljikova vlakna in termoplastični elastomeri z jeziki. Med njimi gredo vrtoglavi akronimi, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA in PCTPE. Toda ne zamerite s to abecedno juho. Le nekaj vrst je v skupni rabi, proizvajalci pa se ponavadi izognejo preveč izmuzljivim izdelovalcem v prid bolj opisnih imen, ki aludirajo na bistveno kakovost niti, na primer prožnost (na primer NinjaTek-ov Ninjaflex in Polymaker's Polyflex) in trdnost (Makerbot, XYZprinting, Ultimaker pa vse tržne nitke, imenovane Tough PLA).

Osnove nitk

Filamenti, ki se uporabljajo pri 3D-tiskanju, so termoplastika, to je plastika (aka polimeri), ki se pri segrevanju raje stali in ne izgori, lahko se oblikuje in oblikuje ter strdi, ko se ohladi. Žarilna nitka se dovaja v grelno komoro v tiskalniškem sklopu ekstruderjev, kjer se segreje do tališča, nato pa se med premikanjem sklopa ekstruderja skozi kovinsko šobo izsledi s potjo, usmerjeno v pot, programirano v 3D-objektno datoteko za ustvarjanje, plast za plastjo, tiskani predmet. Čeprav ima večina 3D tiskalnikov en sam ekstruder, obstaja nekaj modelov z dvojnim ekstruderjem, ki lahko natisnejo predmet v različnih barvah ali z različnimi vrstami nitk.

Postopek tiskanja s plastičnimi nitkami imenujemo bodisi izdelava z zlitimi filamenti (FFF) bodisi modeliranje z zlitjem (FDM). So ista stvar; akronim FDM je zaščiten s pionirjem 3D tiskanja Stratasys Corp., zato so drugi proizvajalci ustvarili lastna imena, da bi opisali tehnologijo svojih tiskalnikov; FFF je tisti, ki se je prijel. Že danes, razen v brošurah nekaterih proizvajalcev, boste videli imena, ki se uporabljajo zamenljivo.

Niz se prodaja v tuljavah po teži od 0, 5 kilograma do 2 kilograma. Filament ima dve debelini, 1, 75 milimetra in 3 milimetre. (Slednje je v resnici nekoliko tanjše, približno 2, 85 milimetra.) Velika večina nitk je 1, 75-milimetrskega tipa; Ultimaker in LulzBot sta med redkimi proizvajalci, katerih tiskalniki uporabljajo debelejšo velikost. Teža je skoraj vedno navedena v metričnih enotah.

Zdaj pa si oglejmo nekaj bolj priljubljenih in pomembnih vrst filamentov.

Dinamični duo: ABS in PLA

Daleč najpogostejši tipi filamentov sta akrilonitril butadien stiren (ABS) in pollaktična kislina (PLA). Večina osnovnih 3D tiskalnikov je zasnovana izključno za uporabo teh nitk. Del njihove pritožbe je, da so relativno poceni in stanejo le 20 dolarjev na kilogram.

Ne odlašajte z neugodnim kemijskim imenom ABS; gre za isto plastiko, ki jo uporabljajo v Legosu. Predmeti, natisnjeni iz ABS-a, so žilavi, trpežni in netoksični. Ima sorazmerno visoko tališče, temperatura tiska pa je od 210 stopinj do 250 stopinj Celzija. Spodnji koti predmetov, ki jih natisnete z ABS-om, se lahko nekoliko zvijajo navzgor, še posebej, če uporabljate tiskalno ploščo, ki ni ogrevana. Med tiskanjem lahko ABS oddaja neznaten neprijeten vonj, zato ga je najbolje uporabiti s tiskalnikom z zaprtim okvirjem v dobro prezračevanem prostoru.

PLA ima relativno nizko tališče, uporabne temperature so med 180 stopinj in 230 stopinj Celzija. Je rastlinska in biorazgradljiva. Težji je od ABS-ja, tiska brez upogibanja in je na splošno enostaven za delo, čeprav v redkih primerih lahko povzroči zastoje v ekstruderju. PLA se pogosto uporablja kot osnovni material za bolj eksotične, kompozitne materiale, o katerih bomo malo razpravljali.

Najlon

Najlon je neverjetno vsestranski sintetični material, razvit v tridesetih letih prejšnjega stoletja, ki je našel uporabo v vsem, od zobnih ščetk, padal, pnevmatik do nogavic, zdaj pa filamentov 3D-tiskalnika. V njenem srcu je polimer ali plastika (ali natančneje, družina plastike). Je močan in trpežen, a hkrati prilagodljiv in med najnižjimi cenami filamentov 3D tiskanja. Topi se pri višji temperaturi (približno 240 stopinj Celzija) kot večina nitk. Niso vsi 3D-tiskalniki izdelani za ravnanje s toploto - nekatere pogosto uporabljene snovi v ekstruderju pri tej temperaturi oddajajo hlape. Tako kot pri ABS-u imajo tudi predmeti, natisnjeni z najlonom, da se upogibajo, kar je mogoče omiliti z uporabo ogrevane tiskalne postelje.

Fleksibilna nitka

TPE (ali termoplastični elastomeri) so termoplastike z visoko elastičnostjo (čeprav še vedno ne primanjkujejo recimo gumijastih trakov); predmeti, natisnjeni z njimi, so relativno prilagodljivi. Ena pogosta vrsta TPE je termoplastični poliuretan (TPU), katerega priljubljeni primer je NinjaFlex.

Topne nitke: HIPS in PVA

Eden izmed bolj privlačnih kratic, HIPS, je mostični polistiren. HIPS ima zmerno ceno, je lahek in ga je mogoče brusiti, lepiti in barvati z akrilnimi barvami. Podobno je z ABS-om, le da je HIPS topen v Limonenu, topilu na osnovi citrusov, zato je dobra izbira - pri tiskanju z drugim materialom (na primer ABS ali PLA) z dvojnim ekstruderjem, kot podpornim materialom ki bi se po tiskanju lahko raztopila. Tudi sam tiska dobro in je nit, ki jo priporoča LulzBot za svoj 3D 3D tiskalnik LulzBot, ki je zaslužil naš izbor urednikov. MakerBot raztopljiva nitka je prav tako sestavljena iz HIPS-ov.

Drugi topni filament je PVA (polivinil alkohol), ki se priročno raztopi v vodi. PVA je brez vonja, netoksičen in biološko razgradljiv. Ima nizko tališče in lahko ob pregrevanju zatakne šobo ekstruderja. Pogosto se uporablja kot podporni material pri tiskalnikih z dvojnim ekstruderjem; Ultimaker 3 sem preizkusil s tiskanjem testnega predmeta - škatle znotraj škatle - z uporabo PLA za same škatle in PVA kot podporo. Po natisnjenem predmetu sem ga potopila v toplo vodo in PLA se je postopoma raztopila, pri čemer sem pustil par ugnezdenih škatel.

Kompozitne nitke

Kompozitni filamenti imajo podlago iz PLA ali drugega termoplastičnega materiala, v katerega so mešali delce, prah ali kosmiče drugih materialov. Nekatere so mešanice lesa, druge vključujejo peščenjak ali apnenec, spet druge pa imajo različne vrste kovin, vključno z železom, aluminijem, medenino, bronom in bakrom. Te nitke prevzamejo nekatere lastnosti materialov, s katerimi so mešane. Drug priljubljen sestav je ogljikova vlakna; predmeti, natisnjeni iz nje, prevzamejo nekaj trdnosti vlakna. Slaba stran teh sestavljenih filamentov je, da stanejo bistveno več kot nekompoziti.

Nad plastičnimi nitkami: tiskanje na osnovi smol

Z današnjim širjenjem tiskalnikov FFF je enostavno spregledati dejstvo, da na trgu obstajajo modeli, ki temeljijo na drugih tehnologijah, ki ne uporabljajo nitk. Glavna med njimi je stereolitografija (aka SLA), prva tehnologija 3D-tiskanja, ki je bila razvita in ki omogoča zelo natančne odtise z visoko ločljivostjo. Oznake cen za tiskalnike SLA za komercialno uporabo se lahko uvrstijo v pet (in celo na šest) številk, vendar smo videli nekaj nižjih modelov, primernih za hobiste in obrtnike.

Pri tiskanju SLA ultravijolični laser na plasti UV, občutljive smole (aka fotopolimera ali fotopolimerne smole), nameščene v pladnju ali kadi, oblikuje obliko predmeta, ki ga je treba natisniti, plast za plastjo, in smolo, izpostavljeno laserju, strdi za oblikovanje tiskanega predmeta. Smole so na voljo v 500 mililitrskih in 1-litrskih steklenicah, cene proizvajalcev tiskalnikov pa se začnejo pri približno 100 dolarjih na liter. Nekateri proizvajalci so oblikovali smole za trdnost, fleksibilnost, togost in druge lastnosti, ki se ponavadi prodajajo z najboljšo ceno. Smole so trpele zaradi omejene barvne palete in so ponavadi omejene na črno, sivo, belo in bistro, čeprav so pozneje na voljo nekatere svetlejše in kovinske smole.

DLP je oblika stereolitografije, ki namesto laserja kot projektor uporablja projektor namesto laserja z uporabo vidne svetlobe namesto ultravijolične. Projektor, ki uporablja tehnologijo DLP (Digital Light Processing) podjetja Texas Instruments, projicira serijo slik v kad fotopolimerne smole, podobne smolam, ki se uporabljajo pri tiskanju SLA za gradnjo predmeta, plast za plastjo.

Zdaj, ko veste vse, kar potrebujete o najbolj priljubljenih nitkah, boste želeli prebrati naš priročnik za nakup 3D-tiskalnika, ki vsebuje ocene najboljših modelov, ki smo jih nedavno preizkusili. Preverite lahko tudi, kaj je zgodnji posvojitelj povedal o svojem času učenja tiskanja v 3D.