3D-skriverfilamenter forklart

Hvordan velge riktig glødetråd

Når du har valgt en 3D-skriver, er den første avgjørelsen du må ta hvilken type glødetråd du vil bruke. Det finnes flere dusin varianter - til og med setter de mange farger til side. En vase gjennom dem overflater en rekke kjemisk-klingende navn: polymelkesyre, polyvinylalkohol, karbonfiber og den tungetrongede termoplastiske elastomeren, for eksempel. De går etter et svimlende utvalg av forkortelser, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA og PCTPE blant dem. Men ikke bli forferdet over denne alfabetesuppen. Bare noen få typer er i vanlig bruk, og produsentene pleier å unngå altfor geeky monikers til fordel for mer beskrivende navn som antyder en vesentlig kvalitet på glødetråden som fleksibilitet (NinjaTeks Ninjaflex og Polymakers Polyflex, for eksempel) og styrke (Makerbot, XYZprinting, og Ultimaker alle markedsfilamenter kalt Tough PLA).

Grunnleggende om glødetråd

Filamenter som brukes i 3D-utskrift er termoplast, som er plast (aka polymerer) som smelter i stedet for å brenne når de blir oppvarmet, kan formes og støpes, og størkner når de avkjøles. Glødetråden føres inn i et varmekammer i skriverens ekstruderenhet, der den blir oppvarmet til dens smeltepunkt og deretter ekstrudert (sprutet) gjennom et metalldyse når ekstruderenheten beveger seg, og sporer en bane som er programmert til en 3D-objektfil for å lage, lag for lag, det trykte objektet. Selv om de fleste 3D-skrivere har en ekstruder, er det noen modeller med dobbel ekstruder som kan skrive ut et objekt i forskjellige farger eller med forskjellige filamenttyper.

Prosessen med utskrift med plasttråd kalles enten fused filament fabrication (FFF) eller fused deposition modellering (FDM). De er de samme tingene; FDM-forkortelsen er varemerke av 3D-utskriftspioneren Stratasys Corp., så andre produsenter opprettet sine egne navn for å beskrive deres skrivere-teknologi; FFF er den som fanget. Selv i dag, bortsett fra i noen produsenters brosjyrer, vil du se navnene som brukes om hverandre.

Filament selges i spoler etter vekt fra 0, 5 kg til 2 kg. Filamentet kommer i to tykkelser, 1, 75 millimeter og 3 millimeter. (Det siste er i virkeligheten litt tynnere, omtrent 2, 85 millimeter.) Det store flertallet av glødetråder er av typen 1, 75 millimeter; Ultimaker og LulzBot er blant de få produsentene som skriverne bruker den tykkere størrelsen. Vekten er nesten alltid oppført i metriske enheter.

La oss ta en titt på noen av de mer populære og viktige glødetypene.

Den dynamiske duoen: ABS og PLA

Langt de fleste vanlige filamenttyper er akrylonitrilbutadienstyren (ABS) og polylaktisk syre (PLA). De fleste grunnleggende 3D-skrivere er designet for å utelukkende bruke disse filamentene. En del av appellen deres er at de er relativt billige og koster så lite som $ 20 per kilo.

Ikke la deg avskrekke av ABSs uhåndterlige kjemiske navn; det er den samme plasten som ble brukt i Legos. Gjenstander trykt fra ABS er tøffe, holdbare og ikke-giftige. Det har et relativt høyt smeltepunkt, med en utskriftstemperatur fra 210 til 250 grader. De nederste hjørnene av gjenstander som trykkes med ABS har en tendens til å krølles litt oppover, spesielt hvis du bruker en ikke-oppvarmet utskriftsseng. Under utskrift kan ABS avgi en skarp, ubehagelig lukt, så den brukes best sammen med en lukket rammer i et godt ventilert rom.

PLA har et relativt lavt smeltepunkt, med brukbare temperaturer mellom 180 grader og 230 grader celsius. Det er plantebasert og biologisk nedbrytbart. Det er vanskeligere enn ABS, skriver ut uten skjevhet, og er generelt lett å jobbe med, selv om det i sjeldne tilfeller kan forårsake ekstruderstopp. PLA brukes ofte som basismateriale for mer eksotiske, komposittmaterialer, som vi vil diskutere litt.

nylon

Nylon er et utrolig allsidig syntetisk materiale, utviklet på 1930-tallet, som har funnet bruk i alt fra tannbørster til fallskjerm til dekk til strømper, og nå 3D-printertråd. I hjertet er det en polymer eller plast (eller mer presist, en familie av plast). Det er sterkt og holdbart, men likevel fleksibelt, og blant de laveste prisene på 3D-utskrift. Den smelter ved en høyere temperatur (ca. 240 grader celsius) enn de fleste filamenter. Ikke alle 3D-skrivere er bygget for å håndtere den varmen. Noen ofte brukte stoffer i ekstruderen avgir røyk ved den temperaturen. I likhet med ABS har gjenstander trykt med nylon en tendens til å fordreie seg, noe som kan dempes ved å bruke en oppvarmet trykkseng.

Fleksibel glødetråd

TPEer (eller termoplastiske elastomerer) er termoplast med høy elastisitet (selv om det fremdeles er langt fra, for eksempel, gummibånd); objekter trykt med dem er relativt fleksible. En vanlig TPE-type er termoplastisk polyuretan (TPU), hvorav NinjaFlex er et populært eksempel.

Løselig filamenter: HIPS og PVA

En av de mer fengende forkortelsene, HIPS, står for polystyren med høy effekt. HIPS er moderat priset, lett og kan slipes, limes og farges med akrylmaling. Det ligner ABS, bortsett fra at HIPS er løselig i Limonene, et sitrusbasert løsningsmiddel, noe som gjør det til et godt valg - når du skriver ut med et annet materiale (for eksempel ABS eller PLA) med en skriver med dobbel ekstruder - som et støttemateriale som kan oppløses etter utskrift. Den skriver også godt ut på egen hånd, og er glødetråden anbefalt av LulzBot for sin LulzBot Mini 3D-skriver, som tjente våre redaktørers valg. MakerBot Dissolvable Filament består også av HIPS.

En annen løselig glødetråd er PVA (polyvinylalkohol), som hensiktsmessig oppløses i vann. PVA er luktfri, giftfri og biologisk nedbrytbar. Den har et lavt smeltepunkt, og kan sette fast en ekstruderdyse når den blir overopphetet. Det brukes ofte som et støttemateriale i skrivere med dobbel ekstruder; Jeg testet Ultimaker 3 ved å skrive ut et testobjekt - en boks i en boks - ved å bruke PLA for selve boksene og PVA som støtte. Etter at gjenstanden ble skrevet ut, fordypet jeg den i varmt vann, og PLA gikk gradvis opp og etterlot paret med nestede bokser.

Sammensatte filamenter

Komposittfilamenter har en base av PLA eller annen termoplast der partikler, pulver eller flak av andre materialer er blitt blandet. Noen er treblandinger, andre inkluderer sandstein eller kalkstein, og andre har forskjellige typer metaller, inkludert jern, aluminium, messing, bronse og kobber. Disse filamentene tar på seg noen av egenskapene til materialene de har blitt blandet med. En annen populær kompositt er karbonfiber; gjenstander trykt fra den tar noe av styrken til fiberen. En ulempe med disse komposittfilamentene er at de koster betydelig mer enn ikke-kompositter.

Beyond Plastic Filament: Harpiksbasert utskrift

Med dagens spredning av FFF-skrivere er det lett å overse at det finnes modeller på markedet basert på andre teknologier som ikke bruker glødetråd. Hoved blant dem er stereolitografi (også kjent som SLA), den første 3D-utskriftsteknologien som har blitt utviklet, og som er i stand til veldig detaljerte utskrifter med høy oppløsning. Prislapper for SLA-skrivere for kommersiell bruk kan godt komme inn i fem (og til og med seks) figurer, men vi har sett noen billigere modeller som passer for hobbyer og håndverkere.

Ved SLA-utskrift sporer en ultrafiolett laser formen på gjenstanden som skal trykkes, lag for lag, på en UV-følsom harpiks (aka fotopolymer eller fotopolymerharpiks) som ligger i et brett eller kar, og harpiksen som blir utsatt for laseren herder for å danne det trykte objektet. Harpiksene kommer i 500 ml og 1-liters flasker, med priser fra skriverprodusenter som starter på omtrent $ 100 per liter. Noen produsenter har formulert harpikser for styrke, fleksibilitet, stivhet og andre kvaliteter, og slike harpikser pleier å selge til en høy kvalitet. Harpikser har lidd av en begrenset fargepalett, og har hatt en tendens til å være begrenset til svart, grå, hvit og klar, selv om noen lysere og metalliske harpikser har blitt tilgjengelige på sent.

DLP er en form for stereolitografi som bruker en projektor i stedet for laseren som en lyskilde, ved å bruke synlig lys i stedet for ultrafiolett. Projektoren, som bruker Texas Instruments 'DLP (Digital Light Processing) -teknologi, projiserer en serie bilder i et kar med fotopolymerharpiks som ligner harpiksene som brukes i SLA-utskrift for å bygge gjenstanden, lag for lag.

Nå som du vet alt du trenger om de mest populære glødetrådene, vil du lese vår 3D-skriverkjøpsguide, som inkluderer anmeldelser av de beste modellene vi nylig har testet. Du kan også sjekke ut hva en tidlig adopter hadde å si om tiden hans med å lære å skrive ut i 3D.