Чем печатает 3д принтер материал

Чем же печатают 3D-принтера?

3D печать основана на технологии послойного выращивания твёрдых объектов из различных материалов. Объёмные модели печатаются из пластика, бетона, гидрогеля, металла и даже из живых клеток и шоколада. В настоящей статье мы представим краткий обзор наиболее популярных материалов для 3D печати.

ABC-пластик

АBC-пластик известен как акрилонитрилбутадиенстирол. Это один из лучших расходных материалов для 3D печати. Такой пластик не имеет запаха, не токсичен, ударопрочен и эластичен. Температура плавления АВС-пластика составляет от 240°С до 248°С. Он поступает в розничную продажу в виде порошка или тонких пластиковых нитей, намотанных на бобины.

3D модели из АВС-пластика долговечны, но не переносят прямой солнечный свет. С помощью такого пластика можно получить только непрозрачные модели.

АВС-пластик для 3D печати

Акрил

Акрил используется в 3D печати для создания прозрачных моделей. При использовании акрила необходимо учитывать следующие особенности: для данного материала нужна более высокая температура плавления, чем для АВС-пластика, и он очень быстро остывает и твердеет. В разогретом акриле появляется множество мелких воздушных пузырьков, которые могут вызвать визуальные искажения готового изделия.

Изделия, напечатанные из акрила

Бетон

В настоящее время изготовлены пробные образцы 3D принтеров для печати бетоном. Это огромные печатающие устройства, которые кропотливо, слой за слоем, «печатают» из бетона строительные детали и конструкции. Такой 3D принтер может всего лишь за 20 часов «напечатать» жилой двухэтажный дом общей площадью 230 м2.

Для 3D печати используется усовершенствованный сорт бетона, формула которого на 95% совпадает с формулой обычного бетона.

Изделия, напечатанные бетоном

Гидрогель

Учёные из иллинойского Университета (США) напечатали при помощи 3D принтера и гидрогеля биороботов длиной 5-10 мм. На поверхность биороботов поместили клетки сердечной ткани, которые распространились по гидрогелю и начали сокращаться, приводя в движение робота. Такие роботы из гидрогеля способны передвигаться со скоростью 236 микрометров в секунду. В будущем они будут запускаться в организм человека для обнаружения и нейтрализации опухолей и токсинов, а также для транспортировки лекарственных препаратов к месту назначения.

Биороботы из гидрогеля, напечатанные 3D принтером

Бумага

В некоторых 3D принтерах в качестве материала для печати используется обычная бумага формата А4. Так как бумага – это доступный и недорогой материал, то и бумажные модели получаются недорогими и доступными для пользователей. Такие модели печатаются послойно, причём каждый последующий слой бумаги вырезается принтером и наклеивается на предыдущий. Модели из бумаги печатаются быстро, но не могут похвастаться прочностью или эстетичностью. Они идеально подойдут для быстрого прототипирования компьютерного проекта.

3D модели, напечатанные из бумаги

В современной 3D печати широко применяются гипсовые материалы. Модели, изготовленные из гипса, недолговечны, но имеют очень низкую себестоимость. Такие модели идеально подходят для изготовления объектов, предназначенных для презентаций. Их можно показывать в качестве образца заказчикам и клиентам, они отлично передадут форму, структуру и размер оригинального изделия. Так как гипсовые модели отличаются высокой термостойкостью, их используют в качестве образцов для литья.

3D модель, напечатанная из гипса

Деревянное волокно

Изобретатель Кай Парти разработал специальное деревянное волокно для 3D печати. Волокно состоит из дерева и полимера и по своим свойствам похоже на полиактид (PLA). Комбинированный материал позволяет получить долговечные и твёрдые модели, которые внешне выглядят как деревянные изделия и имеют запах свежеспиленного дерева. В настоящее время инновационный материал используется только в самореплицирующихся принтерах RepRap.

3D модель, напечатанная деревянным волокном

В 2006 году два канадских профессора получили грант на развитие технологии 3D печати ледяных фигур. За три года они научились создавать при помощи 3D принтеров небольшие ледяные предметы. Печать протекает при температуре -22°С, в качестве расходных материалов используются вода и метиловый эфир, подогретый до температуры 20°С.

Фигура, напечатанная льдом

Металлический порошок

Ни один пластик не сможет заменить металл с его приятным мягким блеском и высокой прочностью. Поэтому в 3D печати очень часто используется порошок из лёгких и драгоценных металлов: меди, алюминия, их сплавов, а также золота и серебра. Однако металлические модели не обладают достаточной химической стойкостью и имеют высокую теплопроводность, поэтому в металлический порошок для печати добавляют стекловолоконные и керамические вкрапления.

Украшения из металлического порошка, напечатанные 3D принтером

Нейлон

Печать нейлоном имеет много общего с печатью АВС-пластиком. Исключениями являются более высокая температура печати (около 320°С), высокая способность впитывать воду, более продолжительный период застывания, необходимость откачки воздуха из экструдера из-за токсичности компонентов нейлона. Нейлон – это достаточно скользкий материал, для его применения следует оснастить экструдер шипами. Несмотря на перечисленные недостатки, нейлон с успехом используют в 3D печати, так как детали из данного материала получаются не такими жёсткими, как из АВС-пластика, и для них можно использовать шарниры скольжения.

Нейлоновая нить для 3D печати

Изделия из нейлона, напечатанные 3D принтером

Поликапролактон (PCL)

Поликапролактон близок по свойствам к биоразлагаемым полиэфирам. Это один из самых популярных расходных материалов для 3D печати. Он имеет низкую температуру плавления, быстро затвердевает, обеспечивает прекрасные механические свойства готовых изделий, легко разлагается в человеческом организме и безвреден для человека. Кроме того, он может применяться сразу в нескольких технологиях 3D печати: SLS, ZCorp и FDM.

Поликапролактон для 3D принтера

Поликарбонат (PC)

Поликарбонат – это твёрдый пластик, который способен сохранять свои физические свойства в условиях экстремально высоких и экстремально низких температур. Обладает высокой светонепроницаемостью, имеет высокую температуру плавления, удобен для экструзионной обработки. При этом его синтез сопряжён с рядом трудностей и экологически не безвреден. Используется для печати сверхпрочных моделей в нескольких технологиях 3D печати: SLS, LOM и FDM.

Полилактид (PLA)

Полилактид – это самый биологически совместимый и экологически чистый материал для 3D принтеров. Он изготавливается из остатков биомассы, силоса сахарной свёклы или кукурузы. Имея массу положительных свойств, полилактид имеет два существенных недостатка. Во-первых, изготовленные из него модели недолговечны и постепенно разлагаются под действием тепла и света. Во-вторых, стоимость производства полилактида очень высока, а значит и стоимость моделей будет значительно выше аналогичных моделей, изготовленных из других материалов. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.

Полилактидная нить и изделия, напечатанные полилактидом на 3D принтере

Полипропилен (PP)

Полипропилен – это самая лёгкая из всех ныне существующих пластических масс. По сравнению с полиэтиленом низкого давления хуже плавится и лучше противостоит истиранию. При этом уязвим к активному кислороду и деформируется при отрицательных температурах.

Полипропилен для 3D печати

Полифенилсульфон (PPSU)

Данный материал пришёл в 3D печать из авиапромышленности. Он практически не горит, характеризуется теплостойкостью, высокой твёрдостью. Напоминает обычное стекло, но превосходит его по прочности. Используется в технологиях 3D печати: SLS и FDM.

Полиэтилен низкого давления (HDPE)

Это самый распространённый вид пластмассы в мире, из которого изготавливают ПЭТ-бутылки, канистры, трубы, плёнки, пакеты и т.д. В 3D печати полиэтилен низкого давления является непревзойдённым лидером. Данный материал может быть использован в любой технологии 3D печати.

Полиэтиленовая обувь, напечатанная на 3D принтере

Шоколад

Британские учёные представили публике первый шоколадный 3D принтер, который печатает любые шоколадные фигурки, заказанные оператором. Принтер наносит каждый следующий слой шоколада поверх предыдущего. Благодаря способности шоколада быстро застывать и твердеть при охлаждении, процесс печати протекает довольно быстро. В ближайшем будущем такие принтеры будут востребованы в кондитерских и ресторанах.

Шоколадный принтер в работе

Прочие материалы

Существуют 3D принтеры, которые предназначены для печати глиняными смесями, известковым порошком, продуктами питания, живыми органическими клетками и многими другими удивительными материалами. О том, какие материалы для 3D печати будут использоваться в ближайшем будущем, остаётся лишь догадываться.

Особенности различных материалов, используемых для 3D-печати

Для послойного создания трехмерных объектов на 3D-принтерах используются разнообразные филаменты. Все они имеют различные характеристики, свои достоинства и недостатки, а также применяются для печати изделий различного назначения. Рассмотрим наиболее популярные и необычные материалы, применяемые для 3D-печати.

Чем печатает 3D-принтер?

АБС-пластик

АBC-пластик — это один из наиболее часто используемых филаментов для 3D-печати. Изделия из него нетоксичны, не имеют запаха и обладают высокой ударопрочностью.

Из АBC-пластика изготавливают игрушки, корпусы электроники, автомобильные детали и различные движущиеся части приборов.

• высокая прочность и устойчивость к ударам;
• хорошая растворимость в ацетоне;
• можно применять в различных отраслях.

• для печати обязательно необходима подогреваемая платформа для предотвращения деформации изделия и высокая температура сопла для равномерной подачи филамента;
• интенсивные испарения во время печати.

• Температура печати от 220 °C до 240 °C
• Температура стола от 80 °C до 100 °C
• Цвет Черный
• Тип пластика для 3D принтера ABS
• Диаметр нити, мм 1,75

• Цена 1 190 ₽

Акрил

Акрил — это органическое стекло, которое используется для печати объектов путем многоструйного моделирования (MJM).

Из акрила на 3D-принтере можно создавать прозрачные модели высокой прочности.

• высокая прочность и влагоустойчивость;
• хорошая пластичность;
• устойчивость к воздействию прямого солнечного света.

• необходима высокая температура плавления;
• в готовом изделии содержатся мелкие воздушные пузырьки, которые портят его внешний вид.

Бетон

Для 3D-печати можно использовать различные виды бетонных смесей. Строительный 3D-принтер во время создания объекта пропечатывает слой за слоем и склеивает их между собой.

Бетон в качестве филамента используется для создания строительных деталей и конструкций различного размера.

• высокая скорость печати;
• можно использовать бетон любого состава;
• снижение себестоимости изделия по сравнению с ручным производством.

• недостаточное количество информации о применении технологии.

Гидрогель

Гидрогель — это мягкий биосовместимый материал, состоящий из эластичных полимерных конструкций, которые удерживают молекулы воды. Из такого материала можно печатать прочные объекты с высоким разрешением.

Гидрогель применяют в медицинской промышленности для печати искусственных человеческих хрящей, суставов и биороботов. Последние используются для обнаружения опухолей и транспортировки лекарственных препаратов в организме.

• материал подходит для создания искусственных суставов и хрящей;
• высокая прочность;
• можно создавать высокодетализированные объекты.

• малоизученный материал и технология печати.

• Базовая платформа Подогреваемая;Охлаждаемая
• Диспенсер 0,08-0,2 мм
• Длина волны УФ 365 нм
• Источник света УФ LED
• Стерилизация УФ лампа
• Температура печатного стола До 80 С
• Фильтр HEPA Filter H14
• Область рабочей камеры 100х100х80 мм
• Скорость 3-20 мм/сек
• Используемые материалы PGLA;PCL;PLLA;полимерные порошки
• Диаметр сопла, мм 0,2;0,4
• Дисплей LCD сенсорный

• Область применения Медицина

• Цена 0 ₽

Бумага

Трехмерные изделия из бумаги печатаются послойно путем наслоения бумажного филамента. 3D-принтеры печатают такие модели очень быстро. Однако они имеют недолгий срок службы.

Стандартная бумага формата А4 имеет невысокую цену. Поэтому в 3D-печати она используется для создания бумажных прототипов.

• низкая стоимость расходного материала;
• очень быстрая печать;
• материал идеален для печати прототипов.

• низкая прочность.

Гипсовые филаменты позволяют создавать модели, которые отлично передают форму, структуру и размер изделия. Модели, изготовленные из гипса, имеют очень низкую себестоимость.

Высокая термостойкость гипса позволила использовать отпечатанные 3D-модели в качестве образцов для литья.

• низкая цена материала;
• высокая термостойкость;
• материал хорошо отображает форму, структуру и размер изделия.

• недолговечность материала.

Деревянное волокно

Деревянное волокно для 3D-печати состоит из древесного порошка и полимера. Такой материал позволяет печатать твердые модели. Внешне они имеют вид натуральной древесины и обеспечивают такое же тактильное ощущение.

Деревянное волокно в основном используется для создания трехмерного декора и сувенирной продукции.

• внешний вид напечатанного изделия;
• высокая гибкость материала;
• для печати не требуется подогрев.

• во время охлаждения материал подвергается усадка.

• Цвет Натуральный
• Тип пластика для 3D принтера BFWood
• Диаметр нити, мм 1.75
• Вес, кг 0,5

• Цена 2 790 ₽

Металлический порошок

Чистый металлический порошок для 3D-печати не используют. В основном его перемешивают с PLA и добавляют стекловолоконные и керамические вкрапления. Изделия из такого материала прочны. А при использовании порошка из меди, алюминия, золота или серебра напечатанные изделия будут выглядеть как металлические и иметь отполированную поверхность.

Филамент с металлическим порошком используют для печати ювелирных изделий, статуй и различных декоративных элементов.

• практически не сжимается при остывании;
• высокая прочность;
• уникальный внешний вид напечатанных изделий.

• необходима точная настройка температуры сопла.

Для печати ледяных фигур в качестве филаментов используется вода и метиловый эфир, подогретый до температуры 20 °С. Обязательным условием создания объектов является поддержание внутри камеры и на поверхности платформы температуры −22 °С.

Печать льдом используется только в декоративных целях для создания необычных скульптур.

• четкие и высокодетализированные изделия;
• невысокая стоимость расходных материалов;
• хорошо изученная технология.

• требуется постоянное поддержание низких температур во время печати.

Нейлон

Нейлон (полиамид) — это популярный синтетический полимер, который отличается высокой прочностью, гибкостью и устойчивостью к износу. Для печати изделий из нейлона экструдер должен разогреваться до очень высокой температуры, так как материал плавится при 320 °С. Также экструдер должен быть оснащен шипами из-за высоких показателей скольжения расплавленного нейлона.

Полиамид используют в 3D-печати для изготовления частей механизмов, конструктивных деталей, инструментов, потребительских товаров и игрушек.

• высокая прочность и гибкость материала;
• изделия из нейлона хорошо выдерживают динамические нагрузки;
• в меру жесткий материал.

• долгий период застывания;
• необходима откачка воздуха из экструдера из-за токсичности компонентов нейлона.

Поликарбонат

Трехмерные объекты, напечатанные из поликарбоната (PC), обладают высокой прочностью, устойчивостью к ударам, а также воздействию высокой и низкой температуры.

Важно! 3D-печать поликарбонатом в качестве филамента довольно вредна. Так как материал содержит опасное соединение бисфенол А (3-й класс опасности), которое испаряется при нагревании и раздражает слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Поэтому печать рекомендуется осуществлять в хорошо вентилируемых помещениях с соблюдением техники безопасности.

Поликарбонат используется для печати сверхпрочных моделей для прототипирования и деталей для различных отраслей промышленности.

• устойчивость к воздействию высоких и низких температур;
• высокая светонепроницаемость изделий;
• материал удобен для экструзионной обработки.

• материал легко поглощает влагу;
• необходимо использовать подогреваемую платформу;
• обязательно наличие вентиляции при печати.

Поликапролактон

Поликапролактон (PCL) — это биоразлагаемый полиэфир, который имеет крайне низкую температуру плавления (60 °С). Этот материал отличается высокой пластичностью, благодаря которой его можно использовать для печати повторно.

Отсутствие токсических свойств позволило использовать PCL в медицинской отрасли и для производства пищевых контейнеров.

• материал нетоксичен для организма;
• изделия быстро затвердевают;
• высокая пластичность материала.

• низкая температура плавления, с которой справится не каждый принтер.

Полилактид

Полилактид ( PLA ) — это экологически чистый пластик, который производится из возобновляемых источников (силоса сахарной свеклы, кукурузы, остатков биомассы). Он безопасно утилизируется путем компостирования и может несколько раз плавиться и отвердевать без потери свойств. Стоимость полилактида довольно высока.

Материал широко используется в биомедицине и при производстве упаковочного материала для товаров.

• экологически чистый материал;
• прочность, гибкость и долговечность материала при нормальных условиях;
• биосовместим с пищевой продукцией.

• изделия из PLA разлагаются под действием тепла и света;
• высокая стоимость материала.

• Страна производитель Россия

• Цвет Белый
• Тип пластика для 3D принтера PLA
• Диаметр нити, мм 1,75
• Вес, кг 1

• Цена 2 190 ₽

Полипропилен

Полипропилен (PP) считается одной из самых легких пластических масс. Он нетоксичен, устойчив к воздействию химических веществ и влаги, а также довольно износостоек.

Полипропилен широко используется для изготовления упаковочных материалов, посуды, шприцов, труб и других объектов.

• безопасен для людей, можно использовать в сочетании с пищевыми продуктами;
• устойчивость к влаге и износу;
• небольшой вес.

• уязвимость к низким температурам;
• высокая усадка материала при охлаждении.

Полифенилсульфон

Полифенилсульфон (PPSF) — это термопластик, который по внешним характеристикам похож на стекло, но имеет наиболее высокую прочность. Он отличается очень высокой температурой плавления (370 °С).

Благодаря устойчивости к воздействию температур (от −50 °С до +180 °С) и химических веществ материал широко применяется в авиапромышленности и для изготовления пищевых емкостей.

• высокая пожаро- и теплостойкость;
• высокая твердость и прочность;
• широкий диапазон эксплуатационных температур.

• очень высокая температура плавления.

Полиэтилен низкого давления

Полиэтилен низкого давления (HDPE) имеет невысокую стоимость и большую общедоступность. Благодаря этому изделия из материала имеют невысокую себестоимость. При этом HDPE может повторно перерабатываться для создания филаментов для 3D-печати.

Из полиэтилена низкого давления печатают бутылки, плёнки, пакеты, канистры, трубы и т. д.

• высокая скорость печати изделий;
• низкая стоимость материала;
• быстрое застывание изделий.

• для печати необходима подогреваемая платформа и рабочая камера с регулируемым температурным режимом.

Шоколад

Трехмерная печать шоколадом осуществляется послойно. Материал быстро застывает и твердеет. Благодаря этому процесс печати не занимает много времени.

На 3D-принтере из шоколада создают объемные съедобные фигурки с качественной проработкой деталей. В дальнейшем их используют для украшения кондитерских изделий.

• высокая скорость создания съедобных изделий;
• быстрое застывание материала;
• высокая детализация изделий.

• для печати можно использовать только высококачественный шоколад с содержанием какао не менее 55 %.

Тесто

Для печати изделий из теста на 3D-принтере в основном используют полужидкое тесто. Оно имеет идеальную консистенцию для беспрепятственного прохождения через сопло экструдера.

Тесто позволит создать необычный трехмерный объект или 2D-изделие со сложным рисунком. При этом изделие после печати будет полностью готово к употреблению, благодаря антипригарной, хорошо разогретой рабочей поверхности.

• из теста можно напечатать любые по сложности картинки;
• можно использовать любое по составу полужидкое тесто;
• блюдо из теста, напечатанное на 3D-принтере, не требует дополнительной доработки — оно полностью готово к употреблению.

• тесто должно быть идеально однородным без комочков, так как сопло может забиться.

Другие материалы

Наиболее часто используемые и известные материалы уже рассмотрены. Поэтому ознакомимся с пятью наиболее необычными и интересными филаментами для печати на 3D-принтере:

1. TPE — это термопластический эластомер, при помощи которого распечатываются очень хорошо растягивающиеся изделия. Этот материал чаще всего используется для создания необычных сувениров, игрушек и других объектов. Однако при работе с TPE требуется точная настройка температуры и выставление высокой скорости подачи филамента на принтере.
2. Светящийся в темноте PLA. Данный материал накапливает свет при попадании солнечных лучей и светится в темноте. Из него изготавливают тематические сувениры, игрушки, предметы декора. Изделия из светящегося PLA обладают хорошей прочностью, неплохой гибкостью и низкой усадкой при охлаждении.
3. Пищевые продукты. В качестве сырья для создания трехмерных объектов могут использоваться сахар, сыр, однородные паштеты и пасты, мастика, мука, пищевые красители и вкусовые добавки. Основным достоинством 3D-печати из пищевых продуктов является то, что можно создавать высокодетализированные, необычные съедобные объекты. Однако для этого потребуется специальное устройство, которое способно поддерживать необходимый температурный режим для конкретного продукта.
4. Растения. Семена растений в сочетании с увлажненной почвой могут использоваться для печати горшков для высадки различных культур, предметов декора и сложных растительных композиций.
5. Биоматериалы. Они широко используются в медицинских целях для печати первых прототипов сосудов, тканей и органов. Биоматериалы — это инновация в сфере 3D-печати, поэтому испытаний и данных о них не так много.

Рассмотрев огромный перечень материалов, которые можно использовать на 3D-принтере для создания трехмерных объектов, можно предположить, что в дальнейшем будут создаваться новые принтеры и совершенствоваться старые. Это позволит еще больше расширить ассортимент филаментов для печати и увеличить разнообразие создаваемых объектов.

Выбор материалов для 3д печати. Часть 1.

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Статья относится к принтерам:

Здравия желаю товарищи печатники !

На связи 3DMindex.

Я частый пользователь портала 3DToday.ru, и каждый раз, когда я вижу очередную статью под названием “еще один технологический пластик” меня бросает в легкую дрожь. В период с 2019 до 2020 годы вышло так много материалов, что даже опытному юзеру будет весьма непросто разобраться зачем и для чего нужен тот или иной материал.

В своей статейной тетралогии я решил сделать подробный обзор материалов представленными различными производителями, исключая те, которые не стоят особого внимания. Составлю собственный рейтинг, по которому буду рекомендовать к покупке тот или иной материал от ключевых производителей, и расскажу об опыте их использования на различных 3D-принтерах. Мной были выбраны следующие производители материалов: Filamentarno, REC, PrintProduct, BestFilament и FD Plast(как самый популярный производитель среди гаражных мастеров)

Оборудование на котором работаю я : Hercules Strong. В своей работе я сталкивался с множеством принтеров, такими принтерами как Ultimaker S2, Up mini, Picaso Designer (различных версий), Magnum Creative 2 PRO, Zenith, Raise N2, VolgoBot версии А4 PRO, и другие.

Информацию я искал по крупицам с разных сайтов, и приправил их небольшой ноткой субъективного мнения, а также постарался объединить все в своих (нескольких) статьях.

Итак начнем:

То о чем знают все

В этой статье я расскажу о самых известных материалах, с которых все начинают знакомиться с 3Д-индустрией. Расскажу чего ждать, и чего опасаться при работе с тем или иным материалом, косвенно пройдусь по параметрам печати, расскажу о технических характеристиках, применении, затронем экономическую составляющую при работе с определенным материалом, перечислю некие особенности и подведу свой “ТОП-производителей” по производству материалов и принтеров(в высокой ценовой категории) при работе с этими материалами.

№1 ABS

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол, АБС) ударопрочная техническая термопластическая смола. В 3D-печати является самым одним из самых популярным материалом.

Параметры печати:

• Температура экструзии — 210-245°C
• Температура стола — 90-120°C
• Межслойная когезия — средняя
• Адгезия к столу — средняя

Это один из тех материалов, печать которым должна происходить в закрытой камере печати. Благо все современные производители оснащают принтеры закрытым корпусом (за исключением Magnum’а). В связи с этим печать становится менее токсичной, а также (что не менее важное) происходит лучшая спекаемость слоев(когезия). В лучшую сторону могу отметить компанию Volgobot, на своем принтере они разработали активную термостатированную камеру в версии PRO . Другими словами помимо подогреваемого стола ( до 150°C) у них присутствует ТЭН с конвекционным вентилятором, благодаря этому сохраняется единая температура по всему объему печати. По заверениям производителя разница температур в камере разнится ± 2°C при 100°C. С помощью этой термокамеры могут быть открыты новые границы для использования ABS пластика. Для примера можно на всю область печати ставить модель со 100% заполнением, а область печати у них порядком 297/210/200мм. Как же ведет себя Picaso при печати? Так по уровню качества печати ABS’ом(как и другими материалами), они объективно первые в России по этому параметру, а вот вопрос стабильной работы для них стоит остро. Я знаю что они очень заморачиваются по этому поводу, и это их ключевая заслуга, но у меня и у моих знакомых, которые работают с этим принтером бывают сбои в работе, в целом вопрос сбоев в работе можно отнести к любой технике, но однажды случилось так, что Picaso не стал работать еще “из коробки”(такое бывает иногда в случае неаккуратной транспортировки, и применимо ко всем производителям 3D-принтеров), но быстрая(как-нигде) и квалифицированная(тем более) техподдержка помогла решить эту и не только проблемы, спасибо им за это. Что же касается других производителей, то какие-то печатают “хорошо”, а какие-то “удовлетворительно”, вопрос больше состоит в том, за сколько производители продают свой товар, и какой товар стоит своих денег, а какой нет.

Технические характеристики:

• Температура плавления — 175-210°C
• Температура размягчения — 100°C
• Температура эксплуатации — -40+80°C
• Твердость (по Роквеллу) — R105-R110
• Относительное удлинение при разрыве — 6%
• Прочность на изгиб — 41 МПа
• Прочность на разрыв — 22 МПа
• Модуль упругости при растяжении — 1,6 ГПа
• Модуль упругости при изгибе — 2,1 ГПа
• Плотность — 1,1 г/см³
• Усадка при изготовлении изделий — до 0,8%
• Влагопоглощение — 0,45%

Применение:

Этот материал встречается повсеместно в нашей жизни. Он широко используется в промышленности, из него изготавливают крупные детали автомобилей (приборные щитки, решетки радиатора), корпусов крупной бытовой техники, спортинвентаря, изделий сантехники. В 3D-печати являлся первым используемым полимером. К сожалению, в этой сфере он не так прост в обращении, как хотелось бы. Из-за специфики технологии из него трудно делать крупные объекты из-за усадки, случаются отлипания и расслоения модели. Закрытая камера печати частично решает эту проблему, для того чтобы практически полностью от нее избавиться необходимо иметь именно термостатную камеру.

Плюсы:

• Хорошее сочетание прочности и упругости позволяет использовать его для изготовления механических изделий.
• Широкий диапазон используемых температур позволяет эксплуатировать изделия из него в технических целях.
• Простота механической обработки, в комплексе с химическим сглаживанием поверхности недорогими растворителями типа ацетона, позволяют делать декоративные изделия или корпуса с высоким качеством поверхности.

Минусы:

• Плохо переносит воздействие ультрафиолетового излучения, желтеет на солнечном свете, что ограничивает применение неокрашенных поверхностей на улице
• Не любит сквозняков при печати, что ограничивает применение дешевых принтеров с открытым корпусом.
• Из-за относительно высокой усадки склонен к деламинации (расслоению), требует наличия подогреваемого стола, без него возникают проблемы с прилипанием к столу первого слоя.
• В процессе печати может образовываться неприятных запах, печатать лучше в проветриваемом помещении, или оснащать принтер специальной системой вытяжной вентиляции, с выводом за пределы квартиры.

Экономическая составляющая:

Перед вами представлена таблица с производителями, с актуальными ценами на январь 21 года. Поскольку производители продают катушки в разной развесовке, я решил найти стоимость материала за один грамм продукта отношением цены к массе. Результат представлен в графе “₽/M”. Графа “Качество” — абсолютно субъективная, т.к. баллы в ней я давал абсолютно произвольно, опираясь на опыт работы с материалом от того или иного представителя, но в целом у нынешних мастодонтов производства качество ± на одном уровне, а проблемы возникающие у меня с печатью могут быть связаны с условиями хранения материалов. Графа “Рекомендация” — находится отношением “Качества” к “₽/M”, она нужна для того, чтобы свести эти значения к единому знаменателю, чем выше в ней балл, тем больше я рекомендую материал от данного производителя.

Каков итог?

1 место — FD Plast (Рекомендую для тестовой печати)

2 место — Filamentarno (Основательно рекомендую)

3 место — PrintProduct

4 место — Bestfilament

К моему удивлению, FD Plast имеет первое место в этом первенстве, а REC оказался в аутсайдерах. Каковы причины? Конечно же в цене. Около 5 лет назад REC был топом по качеству с соответствующими ценами, но за последние пару лет другие производители подтянулись по этому параметру, но цены держат ниже чем REC, отсюда и связь. Может после этой статьи REC перестанет слегка задирать цены на свой материал, и будет более доступен рядовым покупателям.

Что касается FD Plast, то по моему мнению их материал подходит для тестовой или домашней печати, если же у вас серьезный проект крупных масштабов и сжатые сроки, то лучше обратиться к проверенным производителям. Получится дороже, но меньше потратите времени и нервов, в случае, если печать собьется.

Также стоит заметить, что существует множество марок и композитов на основе ABS, в связи с чем могут разниться цены на материал так сильно, к сожалению, производитель не предлагает технологической карты к материалу, из-за чего нельзя в полной мере найти ответ на вопрос: “почему так дорого?”.

Если заказывать 3д-печать в различных компаниях, то в среднем в провинциях цена при печати этим пластиком составляет от 10 до 30р за грамм, если заказывать в top3Dshop, то цена на ABS составляет 45р за грамм.

В целом использование этого пластика вполне прибыльное дело, если вы собираетесь выполнять заказы на 3д-печать.

Топ 3D-принтеров для работы с ABS:

1 Место — Picaso (несравненное качество за хоть и слегка завышенный ценник)

2 Место — Hercules (слегка не дотягивает по качеству до Picaso, считаю ценник на оборудование завышенным, сам его брал исключительно из рекомендаций товарищей и большой (высокой) области печати.)

3 место — Volgobot (качество сопоставимо с Hercules strong, а ценник меньше, поставил на 3 место по причине того, что компания не такая крупная, как прямые конкуренты, хотя имеет свой собственный вектор развития, а их термокамера с ABS’ом творит чудеса, впрочем это не единственная их достойная разработка, у них есть конфигуратор с большим перечнем опций, в котором вы сможете собрать принтер под ваши задачи, впрочем за всеми подробностями стоит обратиться к производителю. Хочется отметить не совсем быструю техподдержку, но ребята стараются и держат связь со всеми своими клиентами.)

Все остальные принтеры имеют примерно одинаковый уровень печати ABS’ом, благо за 5-8 лет существования компаний все ± научились работать с этим материалом.

Достойны упоминаний: Ultimaker / Raise Pro 2. (Ultimaker дает невообразимое качество и стабильность работы, а вот ценник кусается так, что пальцы в рот не клади. Что касается Raise, то в принципе печатает хорошо, но стабильность работы меня не удовлетворяет, а ценник так же не маленький)

№2 PLA

PLA-пластик (полилактид, ПЛА) — биоразлагаемый термопластичным алифатическим полиэфиром, структурная единица которого — молочная кислота. ПЛА-пластик производят из кукурузы, сахарного тростника, картофельного или кукурузного крахмала и целлюлозы. Является одним из самых популярных материалов для 3D-печати. Благодаря своей природному сырью в составе полимера позволяет без угрозы для человека применять его для различных целей.

Параметры печати:

• Температура экструзии — 190-230°C
• Температура стола — 20-60°C
• Межслойная когезия — хорошая
• Адгезия к столу — хорошая
• Перед работой крайне необходимо просушить катушку пластика, для более стабильной печати.

Технические характеристики:

• Температура плавления — 175-180°C
• Температура размягчения — 50°C
• Температура эксплуатации изделий — -20+40°C
• Твердость (по Роквеллу) — R70-R90
• Относительное удлинение при разрыве — 3,8%
• Прочность на изгиб — 55,3 МПа
• Прочность на разрыв — 57,8 МПа
• Модуль упругости при растяжении — 3,3 ГПа
• Модуль упругости при изгибе — 2,3 ГПа
• Плотность — 1,23-1,25 г/см³
• Усадка при изготовлении изделий — нет
• Влагопоглощение — 0,2-0,4%

Применение:

ПЛА-пластик отлично показывает себя в макетных мастерских и в создании мастер моделей, который не призваны нести длительные механические нагрузки. С помощью него получаются модели с тщательной детализацией, а также используют при работе с детьми.

Плюсы:

• Не дает усадки при печати, что позволяет получить точное соответствие размеров напечатанного изделия смоделированному.
• Не требует подогреваемого стола и не боится сквозняков при печати, а значит может использоваться для печати на самом дешевом китайском принтере с открытым корпусом.
• Нетоксичен. Во время печати приятно и несильно пахнет, что позволяет печатать им в квартире без использования специальной вытяжки.
• Твердый, прочный и скользкий, широкий диапазон применений.
• Производится из натуральных компонентов, может использоваться для контакта с пищевыми продуктами.
• Биоразлагаемый, вещи из данного пластика не наносят вреда окружающей среде при утилизации.

Минусы:

• Под воздействием воздуха и ультрафиолета, как и любой натуральный материал, со временем становится более хрупким, вследствие чего не рекомендуется для долговременного применения при больших физических нагрузках или использования без защитного покрытия на открытом воздухе.
• Низкая температура размягчения (50°C) — в салоне машины, оставленной на солнце в жаркий день, легко размягчается и теряет форму.
• Узкий температурный диапазон использования (-20 — +40°C).
• Высокая твердость пластика затрудняет его механическую обработку.
• Пластик некоторых производителей, из-за высокого содержания остаточных мономеров, склонен к образованию пробок в цельнометаллических хотэндах.

Экономическая составляющая:

На PLA цены несколько выше, и поэтому наш ТОП слегка сместился:

1 Место — Filamentarno (Рекомендую)

2 Место — FD Plast (Стоит попробовать для тестовой печати)

3 место — PrintProduct

5 место — BestFilament

PLA материал который сильно набирает влагу, из-за чего его характеристики сильно падают, и без того хрупкий материал становится чуть ли не стеклянным. FD Plast в очередной раз берет своей ценой, обходя своих конкурентов в 1,5, а то и почти в 2 раза, но с ним я очень сильно намучился, он вытягивает влагу из воздуха наверное так же сильно, как селикагель из обуви.

Если заказывать 3д-печать в различных компаниях, то в среднем в провинциях цена при печати этим пластиком составляет от 10 до 20р за грамм, если заказывать в top3Dshop, то цена на PLA составляет 35р за грамм.

Если исходить из вопроса прибыли, то использование этого пластика приносит меньше денег к 1 грамму материала, но благодаря своим особенностям, проблем в печати этим пластиком намного меньше, чем с тем же АБС.

Топ 3D-принтеров для работы с PLA:

1 место — Picaso (В прошлом у них были проблемы при печати этим материалов, экструдер часто забивался, сейчас же насколько мне известно эту проблему устранили)

2 место — Все оставшиеся производители. (На январь 21 года все производители научились выдавать примерно одинаковое качество печати для PLA, в принципе это один из самых легких материалов в работе, и особого смысла распинаться не вижу, ставьте обдув побольше и печатайте на здоровье)

Достойны упоминания: Raise PRO 2 ( это пожалуй один из худших принтеров для печати PLA, пробовал печатать на нем в одном ЦМИТе, и от душного помещения экструдеры забивались буквально на каждой печати, в целом это также зависит еще и от производителя материала, но одна и та же катушка на разных принтерах показывала себя совсем по разному, и поэтому я крайне не рекомендую к печати PLA-пластиком на этом принтере)

№3 PET-G

PETG (полиэфтилентерефлатат-гликоль, ПЭТГ) высоко ударопрочный пластик, благодаря модифицированию гликолем не кристаллизуется, что делает более возможным глубокую вытяжку при термоформировании. На данный момент активно набирающий популярность пластик, все потому, что объединяет в себе положительные качества множества остальных полимеров.

У некоторых производителей вы не найдете в каталоге такой материал как PET, это в связи с тем, что вероятно маркетологи решили переименовать данный материл, и поэтому у Filamentarno аналогом PET является Prototyper, а у REC — RELAX.

Параметры печати:

• Температура экструзии — 215-245°C
• Температура стола — 20-80°C
• Межслойная когезия — очень высокая
• Адгезия к столу — средняя

Технические характеристики:

• Температура экструзии — 215-245°C
• Температура стола — 20-80°C
• Межслойная когезия — очень высокая
• Адгезия к столу — средняя
• Технические характеристики
• Температура плавления — 222-225°C
• Температура размягчения — 80°C
• Температура эксплуатации — -40+70°C
• Твердость (по Роквеллу) — R106
• Относительное удлинение при разрыве — 50%
• Прочность на изгиб — 76,1 МПа
• Прочность на разрыв — 36,5 МПа
• Модуль упругости при растяжении — 2,6 ГПа
• Модуль упругости при изгибе — 1,12 ГПа
• Плотность — 1,3 г/см³
• Усадка при изготовлении изделий — нет
• Влагопоглощение — 0,12%

Применение:

В быту из PET делают пластиковые бутылки, благодаря своей химической нейтральности применяется в пищевой промышленности. Сам по себе PET-G схож с материалом PET. В 3D-печати хорошо зарекомендовал себя как универсальный материал, который может быть использован как в технических деталях несущих невысокие нагрузки, так и в макетировании.

Плюсы:

• Отсутствие запаха при печати — позволяет печатать в домашних условиях не используя дополнительную вытяжку.
• Отсутствие усадки обеспечивает высокую точность размеров принтов.
• Очень сильное спекание между слоями — можно печатать тонкостенные изделия с высокой прочностью.
• Стойкость к ультрафиолету — напечатанные модели можно использовать вне помещений.
• Широкий температурный диапазон эксплуатации.
• При печати не требуется закрытая камера.
• Хорошее скольжение и ударопрочность — можно печатать шестерни, втулки и другие детали механизмов.
• Не токсичен, можно печатать изделия предназначенные для контакта с пищей.

Минусы:

• Высокая текучесть требует тщательной настройки ретрактов.
• Высокая температура печати быстро выводит из строя фторопластовую вставку в хотэнде и заставляет задуматься о переходе на цельнометаллические термобарьеры.
• Прочность и температура размягчения ниже, чем у ABS.
• Является довольно универсальным материалом, хорошо ведет себя при печати, но не обладает выдающимися характеристиками.

Экономическая составляющая:

1 место — FD Plast

2 место — Filamentarno

3 место — BestFilament

4 место — PrintProduct

На удивление, рейтинг по PET-G на мой взгляд самый честный. В связи с тем, что PET более стабильный в плане хранения и печати материал, то в графе “Качество” произошел большой прирост по баллам. REC вновь в аутсайдерах, в очередной раз повторюсь, что это из-за высокой стоимости материала, и мне самому больно видеть эту компанию в конце топа.

Если заказывать 3д-печать в различных компаниях, то в среднем в провинциях цена при печати этим пластиком составляет от 15 до 35р за грамм, если заказывать в top3Dshop, то цена на PET-G составляет порядка 40р за грамм(точной цены не нашел).

Если исходить из вопроса прибыли, то использование этого пластика приносит меньше денег к 1 грамму материала, но благодаря своим особенностям, проблем в использовании этого пластика намного меньше, чем с тем же АБС.

Топ 3D-принтеров для работы с PET-G:

ОТСУТСТВУЕТ (в общем и целом с PET-G работать также комфортно, как и с PLA, только ко всему прочему его характеристики больше подходят под печать технических деталей, в связи с чем топ полностью повторяет рейтинг принтеров из топа по PLA)

№4 HIPS

HIPS(высокопрочный полистирол) — достаточно мягкий пластик, создавался для использования совместно с ABS, для поддержек при двух экструдерной 3D-печати. Этому способствовали его следующие свойства: одинаковая с ABS температура экструзии, низкая спекаемость с ABS, наличие растворителя (D-Limonene), который растворяет HIPS и не растворяет ABS. Некоторые производители не имеют в своем каталоге данного материала, собственно говоря не вижу его широкого применения в нынешнее время, поэтому и не жалко.

Параметры печати:

• Температура экструзии — 210-245°C
• Температура стола — 90-120°C
• Межслойная когезия — средняя
• Адгезия к столу — средняя

Без просушки катушки к работе не приступать !

Технические характеристики:

• Температура экструзии — 210-245°C
• Температура стола — 90-120°C
• Межслойная когезия — средняя
• Адгезия к столу — средняя
• Без просушки катушки к работе не приступать !
• Технические характеристики:
• Температура плавления — 175-210°C
• Температура размягчения — 97°C
• Температура эксплуатации — -40+70°C
• Твердость (по Роквеллу) — L79
• Относительное удлинение при разрыве — 64%
• Прочность на изгиб — 37,6 МПа
• Прочность на разрыв — 16,4 МПа
• Модуль упругости при растяжении — 0,93 ГПа
• Модуль упругости при изгибе — 1,35 ГПа
• Плотность — 1,05 г/см³
• Усадка при изготовлении изделий — 0,4%
• Влагопоглощение — 1%

Плюсы:

• Меньшая усадка, чем у ABS, что делает его пригодным для печати точных изделий.
• Меньшая плотность, чем у PLA, что позволяет печатать изделия, где необходима легкость конструкции.
• Мягкость поверхности, которая гарантирует простоту механической обработки.
• Матовость, которая придает эффект сглаженности изделиям.
• Температура размягчения почти как у ABS, что позволяет использовать его в уличных условиях.

Минусы:

• Как и ABS, требует подогреваемой платформы и подвержен деламинации, хоть и в меньшей степени.
• Меньшая, чем у ABS, прочность на изгиб и, как следствие, большая хрупкость изделий.
• Низкая устойчивость к ультрафиолетовому излучению, что ограничивает использование изделий на солнечном свете.
• Все это позволяет использовать данный пластик для производства мебельного декора и интерьерных украшений.

Применение: когда-то этот материал появился его использовали для печати поддержек на 2-ух экструдерных принтерах, сами поддержки растворялись в лимонене. На сегодняшний день это уже не столь актуально, в связи с появлением такого материала как PVА, сам по себе материал на сегодняшний день совершенно не нужен. Сам по себе материал достаточно стабильный, хоть и требует тщательной просушки.

Экономическая составляющая:

Как мы видим Filamentarno и PrintProduct не производит данный материал, собственно наш топ будет в уменьшенному виде:

1 Место — FD Plast

2 место — Bestfilament

Что касается рекомендаций к покупке, то его можно спокойно заменить на PVA, вообще я считаю HIPS уже вышедшим из моды, поэтому я сомневаюсь , что кто-то тратит его в больших количествах.

Топ 3D-принтеров для работы с HIPS:

1 Место — Hercules / Volgobot

2 Место — Picaso ( Пикасо опустилось на второе место в связи с тем, что при печати HIPSом случаются проскальзывания, вполне возможно, что на новых принтерах они избавились от этой проблемы, но в 2019 году было так)

№5 SBS

SBS (стиролбутадиен–стирол) — еще один из относительно новых игроков на рынке пластиков для 3D-печати. Характеризуется низкой токсичностью и усадкой, а также высокой прочностью. Основное его преимущество в его прозрачности. Изделия, напечатанные этим пластиком и обработанные сольвентом, приобретают прозрачность окрашенного стекла.

Данный материал у различных производителей имеет различные названия, например у BestFilament он называется WATSON, а у некоторых производителей он и вовсе не представлен.

Параметры печати:

• Температура экструзии — 220-240°C
• Температура стола — 70-90°C
• Межслойная когезия — низкая
• Адгезия к столу — средняя

Технические характеристики:

• Температура плавления — 190-210°C
• Температура размягчения — 76°C
• Температура эксплуатации — -80+65°C
• Твердость (по Роквеллу) — R118
• Относительное удлинение при разрыве — 250%
• Прочность на изгиб — 36 МПа
• Прочность на разрыв — 34 МПа
• Модуль упругости при растяжении — 1,35 ГПа
• Модуль упругости при изгибе — 1,45 ГПа
• Плотность — 1,01 г/см³
• Усадка при изготовлении изделий — 0,2
• Влагопоглощение — 0,07%

Плюсы:

• Относительно низкая усадка, позволяющая печатать в принтерах с открытым корпусом.
• Высокая адгезия к столу.
• Возможность контакта с пищевыми изделиями.
• Ударопрочность.
• Красивые цвета, позволяющие создавать уникальные предметы декора.
• Прозрачность после обработки, возможность использования в светильниках.
• Широкий диапазон температур эксплуатации, морозостойкость.
• Простота постобработки как химическими, так и механическими методами.

Минусы:

• Слабая межслойная когезия, требует сопел с большим диаметром отверстия, либо печати со 100% заполнением.
• Относительно высокая температура печати, как и у PETG.
• Области применения: Чаще всего используется в элементах декора и создании кастомных светильников.

Экономическая составляющая:

1 Место — FD Plast

2 Место — Filamentarno

3 Место — BestFilament

Топ 3D-принтеров для работы с SBS:

1 Место — Picaso

2 Место — VolgoBot

3 Место — Hercules

Вывод:

Что касается статьи: она получилась короче чем я планировал, в эту категорию материалов не попали такие материалы как Flex(разных модификаций), Nylon, PC и прочие. На момент финального редактирования статьи я понял, что не все принтеры способны печатать этими материалами, для Flex’a нужны специальный экструдеры, способные печатать резино подобными материалами, для PC наличие закрытого корпуса не означает успех в работе, а материал очень любит температуру. Поэтому, если статья получит некий отклик — я расскажу о “инженерных пластиках”,композитах, созданных на их основе,а так-же расскажу о материалах, который находятся на передовой прогресса, так что мой дорогой читатель — адекватная критика приветствуется.

Что касается производителей материалов — пару слов о каждом:

FD Plast: становится победителем по общедоступным материалам, хоть я и не согласен с этим, т.к. считаю их политику в виде демпинга рынка неправильной, но компания имеет множество последователей, который предпочитают товар из разряда “дешево и сердито”.

Filamentarno: лично для меня это лучший производитель с адекватной ценой, не маленьким перечнем продукции, и с постоянным качеством, которое ни разу меня не подводило.

Print Product: до того как перешел на Филаментарно пользовался в основном продукцией этой компании, в прошлом компания обладала колоссальным перечнем продукции, но в последний год решили сменить вектор развития, и сделали ставку на материалы, качество которых могут обеспечить в достаточной мере.

REC: в прошлом однозначный фаворит по качеству предоставляемых материалов, сейчас качество на том же уровне, а вот ценник кусается.

Best filament: лично у меня не все гладко с этим производителем, т.к. мне кажется что качество слегка плавает от партии к партии, на Hercules’e образуются пропуски при печати ABS пластиком.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Все что нужно знать о материалах для 3D-печати

Когда речь заходит о 3D-печати, то в отношении материалов для нее нет (почти) ничего невозможного, причем исследователи постоянно создают новые и новые.

Существуют определенные «главные» материалы. Наиболее распространенные среди них — пластики, спектр которых простирается от промышленных, таких как PEEK, до очень простых в работе, таких как PLA. Другой распространенный материал — это полимеры, ими печатают SLA-принтеры. Композиты — еще одна категория, и, как намекает название, они созданы (как бы сочинены композитором) в результате комбинирования нескольких материалов, причем от каждого берется лучшее. Следующая большая группа материалов — металлы. Они печатаются только промышленными аппаратами.

В этом путеводителе мы будем рассматривать только коммерчески доступные материалы для 3D-печати. Это значит, что мы исключили такие, которые невозможно купить в магазине, вроде биологических.

Итак, пора начинать рассказ о том, с какими материалами можно работать в 3D-печати, об их применениях, свойствах и технологиях.

Какой материал мне выбрать?

Простите, но это зависит от массы обстоятельств. Например, если вам нужно напечатать пищевой контейнер, вам понадобится материал для 3D-печати, который был бы еще и совместим с пищевыми продуктами, вроде PETG. Если же вы хотите предварительно и в меньшем масштабе посмотреть на то, что потом будет изготовлено в результате литья под давлением, то не обязательно сразу использовать дорогие материалы, когда есть термопластики, такие как нейлон.

Есть еще такие аддитивные технологии, как Binder Jetting (струйной печати связующим веществом) или стереолитографии, которые очень значительно расширили спектр используемых в 3D-печати материалов. Многие работы, которые веками были уделом мастеров ручного труда, теперь автоматизированы, их теперь может делать любой, кто хоть немного разобрался в 3D-моделировании 3D-печати. Здесь можно указать на широкие возможности изготовления полноцветных концептов, архитектурных моделей и визуализации арт-проектов из бумаги (SDL), песчаника (Binder Jetting) и полимеров (PolyJet). Таким образом, можно сказать, что материалы 3D-печати привели к своего рода демократизации быстрого прототипирования дизайнерских идей.

Материалы для 3D-печати металлами раскрыли такие формы и приложения, о которых недавно и не снилось. В наше время уже никто не удивляется, что аэрокосмическая промышленность создает сложные цельные конструкции, в которых используется меньше материала, чем прежде, которые поэтому легче, в результате чего по сравнению с традиционными подходами снижается расход топлива у летательных аппаратов.

ПЛАСТИК

Сегодня большинство товаров народного потребления выполнено из термопластиков, поэтому без них данный путеводитель по материалам 3D-печати был бы неполон. И если говорить о широко распространенных вещах, то здесь пластики выступают во всей красе. Дизайнеры и инженеры предпочитают создавать функциональные прототипы из материалов для 3D-печати с такими же или очень похожими свойствами, что и у материалов для литья под давлением, технологии, по которой создается конечный продукт.

С большинством термопластиков для 3D-печати можно работать в домашних условиях почти так же, как в профессиональных решениях. Единственное — некоторые специалисты стали засматриваться на лазерное спекание вместо наплавления нитей (FFF).

Вы помните качество кубиков Lego? А это пластик ABS, который сегодня является одним из самых распространенных материалов для настольной 3D-печати.

Он совершенно недорог, прочен и легок. Филамент ABS бывает самых разных цветов. Есть некоторые жалобы на запах, который издает ABS, когда нагревается до температуры плавления, и если вы беспокоитесь по поводу этого, то существуют альтернативы, например PLA. Поскольку печать ABS ведется при температуре от +220 до +250 °C, рекомендуется использовать платформу с подогревом и в закрытом рабочем объеме, чтобы материал остывал контролируемо и не коробился. А еще материалы для 3D-печати, подобные ABS, разрушаются под воздействием влаги воздуха, так что хранить их нужно в герметичных пакетах или контейнерах.

• Технологии: FDM, струйная печать связующим веществом, SLA, PolyJetting
• Характеристики: прочный, легкий, выдает высокое разрешение, довольно гибкий
• Применения: архитектурные модели, концепты, модели для сборки, серийное производство

Другой любимец публики в нашем путеводителе по материалам для 3D-печати — это PLA, который получают из кукурузного крахмала (хотя бывают варианты из сахарного тростника и тапиоки). Это простой материал, источающий при нагревании приятный сладковатый аромат, именно поэтому многие предпочитают его, а не ABS. Кроме того, им можно печатать одноразовую посуду, и он не так сильно сжимается при охлаждении по сравнению с ABS. Впрочем, PLA и не так долговечен, как ABS, и боится нагревания. Поэтому для всяких рабочих конструкций лучше ABS.

PLA продается во множестве цветов, он входит в состав многих композитов, которые придают ему вид, например, дерева или металла. Как и ABS, филамент PLA разрушается под воздействием влаги воздуха, так что хранить его нужно в герметичных пакетах или контейнерах.

• Технологии: FDM, SLA, SLS
• Характеристики: легок в печати, при печати не пахнет ядовито, совместим с пищевыми продуктами
• Применения: концепты, модели для сборки, функциональные модели, серийное производство

Нейлон (полиамид)

Благодаря своей гибкости и прочности, нейлон стал лидером в широком спектре решений, от инженерных до художественных. Кое-где его называют просто «белый пластик». У нейлоновых распечаток грубая поверхность, которая, впрочем, легко полируется. Среди FDM-филаментов у нейлона самая сильная связь слоев, что делает его идеальным материалом для 3D-печати таких деталей, для которых требуется большое сопротивление на растяжение и механическая прочность. Как и другие термопластики, нейлон разлагается под воздействием влаги окружающего воздуха, и хранить его лучше в герметичных контейнерах или пакетах.

• Технологии: FDM, SLS
• Характеристики: прочный, гладкая поверхность (после полировки), довольно гибкий, химически стойкий
• Применения: концепты, функциональные модели, медицинские приложения, инструменты, изобразительное искусство

PEEK — еще один материал для 3D-печати, разработанный для деталей под большой нагрузкой. Пластики этого семейства отлично переносят механические напряжения, колебания температуры и химические воздействия. И это не всё. Детали из PEEK можно облучать рентгеном и гамма-квантами. И при такой надежности этот материал легко обрабатывается и производится. Но тут засада в температуре, которая в 3D-принтере должна достигать +400 °C, и такую работу лучше доверить профессионалам. Помимо дороговизны, соображения безопасности тоже могут быть аргументом для отказа от него. Материалы PEEK со своими великолепными свойствами используются в самых требовательных приложениях — это автомобилестроение, аэрокосмическая отрасль, химическое и медицинское производство. В частности, можно упомянуть медицинские инструменты и полупроводниковые компоненты.

• Технологии: FDM, SLS
• Характеристики: биосовместимый, очень долговечный, термостойкий, износостойкий
• Применения: серийное производство (автомобилестроение, аэрокосмическая отрасль, химическая и медицинская промышленность)

Следующий наш материал для 3D-печати — это PET, материал, из которого делают пластиковые бутылки, материал, который является еще одной альтернативой ABS. В отличие от ABS, PET не источат зловония, когда плавится, он и без зловония прочный и гибкий. Что еще более важно, PET не требует подогрева платформы печати. Материал дает блестящую поверхность, он не опасен для продуктов питания, и это в ряде случаев делает его популярным выбором. Храните PET-материалы для 3D-печати в герметичных пакетах или контейнерах, материал боится влажности.

• Технологии: FDM
• Характеристики: прочный, совместим с пищевыми продуктами, гибкий, дает гладкую поверхность
• Применения: модели для сборки, серийное производство, функциональные модели

PETG — это версия PET в сочетании с гликолем, которая получила ряд нужных в деле 3D-печати свойств, вроде высокой прозрачности. Более того, материалами PETG можно печатать при более низких температурах и на более высоких скоростях потока (до 100 мм/с), что ускоряет производство. Объектам из PETG не страшна погода, поэтому их часто можно встретить в садах. Еще одно коммерческое качество — это пищевая совместимость. Храните PETG в герметичных пакетах или контейнерах, материал боится влажности.

• Технологии: FDM
• Характеристики: прочный, совместим с пищевыми продуктами, всепогодный, трудновоспламеняющийся
• Применения: концепты, модели для сборки, функциональные модели, серийное производство

ULTEM

ULTEM — это потрясающий материал для 3D-печати, который часто можно встретить в решениях с повышенными требованиями. С одной стороны, пластики этого семейства отлично переносят механические напряжения, колебания температуры и химические воздействия, но в то же самое время они отличаются простотой обработки и получения. Проблема только в термостойкости, потому что температура экструдирования в 3D-принтере должна достигать +400 °C, и в целях безопасности такую работу дома лучше не делать, а доверить ее специализированным сервисам 3D-печати. Благодаря своей прочности, ULTEM применяется в самых требовательных приложениях — это автомобилестроение, аэрокосмическая отрасль, химическое и медицинское производство. Его можно найти в электрических схемах, медицинских инструментах и панельках под микросхемы.

• Технологии: FDM, SLS
• Характеристики: биосовместимый, очень долговечный, термостойкий, износостойкий
• Применения: серийное производство (автомобилестроение, аэрокосмическая отрасль, химическая и медицинская промышленность)

У HIPS две главных сферы применения. Прежде всего, он часто используется при FDM- или SLA-печати в качестве материала для подпорок, потому что он растворяется в веществе под названием лимонен. Обладая схожими свойствами, HIPS лучше всего работает в сочетании с ABS. Но, если расшифровать название этого пластика, а HIPS — это High-Impact Polystyrene, т.е. ударопрочный полистирол, то становится понятно, почему он также широко применяется для изготовления контейнеров и вообще там, где важна повышенная ударопрочность. При печати HIPS выделяет пары, так что помещение должно проветриваться, особенно дома. Как и многие другие материалы для 3D-печати, этот тоже капризен по отношению к условиям окружающей среды, так что хранить его нужно герметично.

• Технологии: FDM, SLA
• Характеристики: растворимый, мягкий на ощупь
• Применения: модели для сборки, подпорки для печати, транспортные контейнеры

PVA, как и HIPS, разрабатывался как растворимый материал для подпорок, но, в отличие от всех других подобных материалов, он растворяется в простой воде. И, как и большинство филаментов, его нужно хранить в герметичной упаковке.

• Технологии: FDM
• Характеристики: растворимый
• Применения: модели для сборки, подпорки для печати

КОМПОЗИТЫ

Композиты — это филаменты, составленные из нескольких материалов и использующие лучшие качества каждого из них. PLA, например, может сочетаться много с чем, от дерева до металла. Другие композиты ориентированы на конкретные отрасли или приложения и используются, например, в инженерных целях.

Проводящие

Относительно новое пополнение в полку филаментов — это проводящие материалы для 3D-печати, которые открывают много интересных возможностей. Такие материалы можно использовать, например, в сенсорных панелях или в MIDI-инструментах. Другие варианты применения проводящих композитов — носимая электроника, межкомпьютерные интерфейсы, платы Arduino и многое другое для проектов из рубрики «Сделай сам». Проводящие филаменты для 3D-печати обычно имеют в своей основе PLA или ABS, у каждого из вариантов есть свои плюсы и минусы. Проводящий ABS более прочный и термостойкий, чем на базе PLA, зато у него проблемы с запахом, как и у обычного ABS.

• Технологии: FDM
• Характеристики: проводящие
• Применения: проекты «Сделай сам»

Филамент металл-пластик

Все существующие на рынке «металлические» филаменты — на самом деле термопластик, смешанный с небольшим количеством металла. Такие материалы для 3D-печати позволяют создавать объекты с визуальными свойствами этих металлов. Металлопластиковые филаменты тяжелее обычных термопластиков. Популярные композиты для 3D-печати — это бронза, медь, сталь и железо. Имейте в виду, что эти распечатки, чтобы сделать их похожими на металлические, требуют постобработки. Убедитесь также, что сопло вашего принтера справится с таким материалом.

• Технологии: FDM
• Характеристики: металлический вид
• Применения: изобразительное искусство

Алюмид

Это вариант нейлона с частицами алюминия. По долговечности и физическим характеристикам он очень похож на нейлон. Разница в том, что он блестящий, износостойкий и имеет пористую поверхность. Напечатанные алюмидом объекты могут иметь очень точные размеры, они прочны, пользоваться ими можно долго. Алюмид, как и другие аналогичные материалы для 3D-печати, отлично поддается разного рода постобработке, например полировке и нанесению покрытия.

• Технологии: SLS
• Характеристики: прочный, термостойкий, выдает высокое разрешение
• Применения: проекты «Сделай сам», функциональные прототипы, серийное производство

Дерево

Пытливость человеческая не знает границ, поэтому было только вопросом времени, когда инженерам удастся провести удачный эксперимент по добавлению древесных волокон в пластиковый филамент. Деревянные 3D-распечатки могут обрабатываться, как настоящие, их можно пилить, шкурить и красить. И хотя такого рода экзотический материал для 3D-печати эстетически привлекателен, он не обладает такими же функциональными характеристиками, как оригинал. Например, у вас не получится сделать из него кресло.

Интересно, что, меняя температуру экструдирования, можно менять в древесном филаменте оттенки коричневого. 3D-печать при более низкой температуре дает очень легкий оттенок, а при высокой — уверенный темно-коричневый. Поэтому, если вы задумаете в распечатке сымитировать годичные кольца, играйте температурой. В зависимости от марки древесного филамента процесс печати может сопровождаться запахом дерева. Некоторые изготовители предлагают широкий выбор такого материала — береза, олива, бамбук, ива.

• Технологии: FDM
• Характеристики: хрупкий
• Применения: концептуальные модели, изобразительное искусство

МЕТАЛЛЫ

Наш путеводитель по материалам для 3D-печати был бы неполон без металлов. 3D-печать металлом приобрела особую популярность в аэрокосмической, автомобилестроительной и медицинской отраслях за возможность создавать сложные конструкции, не требующие дополнительной сварки или обработки. Минус этих материалов в том, что требуют наличия большого опыта разработки и комбинирования.

Кроме того, ими не получится печатать дома, потому что они требуют высоких температур и больших, специализированных принтеров.

Узнать подробнее о 3D-печати металлами можно в нашей обширной статье Все что нужно знать о 3D-печати металлами

Алюминий

Алюминий — легкий и универсальный, поэтому он один из самых популярных материалов для 3D-печати, применяемый в большом спектре приложений. В основном речь идет о разных сплавах на его основе. Алюминиевые элементы могут иметь тонкие стенки и сложную геометрию, они хорошо переносят физические напряжения и высокие температуры, что крайне важно для недорогих прототипов, функциональных моделей, в частности для двигателей в автомобилестроительной и аэрокосмической отраслях.

• Технологии: прямое осаждение металла, струйная печать связующим веществом
• Характеристики: легкий, прочный, термостойкий, не боится коррозии
• Применения: функциональные модели, серийное производство (автомобилестроительная и аэрокосмическая промышленность)

Хром-кобальт

Следующий в списке материал используется для очень серьезных задач. Хром-кобальт иногда называют хром-кобальт-молибден или кобальт-хром, а иногда — просто суперсплав. В основном он применяется в медицинских приложениях и в аэрокосмической отрасли, где его можно встретить в турбинах и реактивных двигателях. Он отличается выдающимися характеристиками по прочности, термо- и коррозионной стойкости и при этом пригоден для тонких работ.

• Технологии: прямое лазерное спекание металла, SLM
• Характеристики: биосовместимый, прочный, не боится коррозии, термостойкий, износостойкий, с низкой электропроводностью
• Применения: серийное производство (медицинская и аэрокосмическая промышленность)

Медь и бронза

За редкими исключениями, медь и бронзу используют в процессах литья по выплавляемым моделям и в меньшей степени при спекании в сформированном слое. Из-за их электропроводности они часто применяются в электротехнике. Они также очень популярны как материалы для произведений искусства и у ремесленников.

• Технологии: литье по выплавляемым моделям, спекание в сформированном слое, прямое осаждение металла
• Характеристики: электропроводимость, износостойкость
• Применения: серийное производство (электротехника), изобразительное искусство

Инконель

Инконель — это суперсплав, разработанный для самых экстремальных условий. Он состоит в основном из никеля и хрома и крайне жаропрочен. Обладая еще и устойчивостью к экстремальным давлениям, инконель незаменим в производстве авиационных черных ящиков и даже частей ракетных двигателей. Еще чаще эти особенности применяются в решениях для нефтяной и химической промышленности. Материал очень прочный, его сложно обрабатывать, поэтому для получения изделий нужной формы предпочитают прямое лазерное спекание.

• Технологии: прямое лазерное спекание металла
• Характеристики: жаропрочный, износостойкий
• Применения: нефтяная, химическая и аэрокосмическая промышленность

Никель

Никелевые сплавы популярны для 3D-печати технических решений. Элементы из никелевых сплавов получаются более прочными и долговечными по сравнению традиционными методами, такими как литье. Это, в свою очередь, позволяет инженерам создавать более тонкие детали, что приводит, например, к более экономичным по топливу самолетам. Существует много видов сплавов, в которых сочетаются особенности никеля и других материалов, таких как монель или инконель.

• Технологии: спекание в сформированном слое, прямое осаждение металла
• Характеристики: прочный, легкий
• Применения: серийное производство (автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность)

Драгоценные металлы (золото, серебро, платина)

Большинство фирм, которые занимаются спеканием в сформированном слое, могут работать и с драгоценными металлами — с золотом, серебром и платиной. Тут, помимо эстетических качеств материалов, очень важно не потерять ни крошки драгоценного порошка. Поэтому такие детали чаще изготавливаются там, где используется проще контролируемая технология литья по выплавляемым моделям. В качестве материалов для 3D-печати благородные металлы применяются в ювелирном деле, медицинских решениях и в электронике. В зависимости от используемой технологии, некоторые из этих материалов могут использоваться для литья.

• Технологии: спекание в сформированном слое, литье по выплавляемым моделям, струйная печать связующим веществом
• Характеристики: высокое разрешение, гладкая поверхность
• Применения: ювелирное дело, стоматология, функциональные модели

Нержавеющая сталь

Если вы ищете в этом путеводителе по материалам для 3D-печати металл подешевле, то это нержавеющая сталь. Он еще и очень прочный, может использоваться во многих промышленных и даже художественных решениях. Сплавы с нержавеющей сталью, которые содержат кобальт или никель, крайне трудно ломаются, но обладают при этом великолепной эластичностью и хорошими магнитными характеристиками. Если вам нужен другой цвет — пожалуйста: сталь можно покрыть, например, золотом. Рассматриваемые материалы применяются в основном в промышленных целях.

• Технологии: прямое осаждение металла, струйная печать связующим веществом
• Характеристики: высокое разрешение, коррозионная стойкость, некоторая гибкость, прочность
• Применения: инструменты, функциональные модели, серийное производство

Титан

Чистый титановый порошок часто используется в 3D-печати. Это один из самых многоликих материалов — он и прочный, и легкий. С ним работают по технологии спекания в сформированном слое или струйной печати связующим веществом. Чаще всего его можно встретить в предъявляющих особые требования медицинских решениях, например в индивидуальных протезах. Другое применения данного материала — это детали и прототипы для аэрокосмического, автомобилестроительного и инструментального производства. Помимо цены, он обладает еще одной неприятной особенностью — его порошок легко взрывается. Поэтому печать им ведется в вакууме или в аргоне.

• Технологии: спекание в сформированном слое, струйная печать связующим веществом, прямое осаждение металла
• Характеристики: биосовместимость, высокое разрешение, термостойкость, высокая износостойкость
• Применения: инструменты, функциональные модели, серийное производство (автомобилестроение, аэрокосмическое и медицинское производство)

КЕРАМИКА

(Источник: SONY DSC)

Керамика — это настолько популярный материал для 3D-печати в специализированных сервисах, что изготовление у них по заказу, например кружек для кофе, стало обычным делом. А при наличии специализированных экструдеров, таких как WASP Clay 2.0, керамика актуальна и в домашней 3D-печати.

Глина состоит из каолинита и некоторых других минералов, а также определенного количества воды, которая придает ей пластичность. После того как керамическая деталь распечатывается, она отверждается в печи. Вода испаряется, минералы спекаются друг с другом, поддерживая форму и прочность объекта. Чтобы распечатка блестела, ее покрывают глазурью и ставят в печь еще раз.

Печатать керамикой можно и по обычной FDM-технологии, и сложными методами, вроде SLA. Начинающим «гончарам» предлагается на выбор: стекло, фарфор или карборунд (карбид кремния). Полученные изделия отличаются жаропрочностью и износостойкостью и сегодня чаще всего выступают в роли произведений искусства, а также посуды и зубных протезов.

• Технологии: FDM, струйная печать связующим веществом, SLA
• Характеристики: жаропрочность, износостойкость, хрупкость, пористая поверхность
• Применения: изобразительное искусство, серийное производство (посуда, стоматология)

Восковые 3D-распечатки обычно не являются конечным продуктом, но это важный этап большого пути. Они актуальны при формовке очень высокого разрешения (0,025 мм), а также для литья по выплавляемым моделям. Они часто применяются при создании на заказ ювелирных изделий, при этом за относительно небольшую цену. Еще одна отрасль, в которой используются такого рода материалы для 3D-печати, — стоматология. При создании сложных структур воск, благодаря низкой температуре плавления, является отличным материалом для подпорок.

• Технологии: SLA, PolyJet
• Характеристики: высокое разрешение, гладкая поверхность
• Применения: серийное производство (ювелирное дело, стоматология)

БУМАГА

Благодаря технологии селективного ламинирования осаждением (SDL) старый добрый лист канцелярской бумаги из магазина за углом находит свою нишу в 3D-печати. Объекты SDL напоминают дерево, они полноцветные, и это делает их популярными в архитектурных и других концептуальных моделях. С другой стороны, детали из SDL не такие прочные, как из других материалов, и не обладают такой детализацией, как выполненные из пластика по технологии PolyJet или изготовленные из гипса.

• Технологии: селективное ламинирование осаждением
• Характеристики: эффективность по цене, пригодность для вторичной переработки, полный цвет
• Применения: концептуальные модели, изобразительное искусство

ПЕСЧАНИК

Песчаник как материал для печати называют иногда и гипсом (на самом деле гипс — компонент природного песчаника) и используют для создания впечатляющих полноцветных объектов в одном процессе. Чтобы улучшить цвет и добавить прочности, распечатки покрывают защитным слоем эпоксидной смолы, без этого влага сделает свое дело, и песчаник обесцветится. Объекты получаются хрупкими, как фарфор, и учитывать это надо еще на этапе проектирования. Имея в виду капризность песчаника, его применяют в основном в архитектурных моделях, концептуальных прототипах и художественных проектах.

• Технологии: FDM, струйная печать связующим веществом, спекание в сформированном слое
• Характеристики: хрупкий, полноцветный
• Применения: концептуальные модели, изобразительное искусство

(ФОТО)ПОЛИМЕРЫ

(Фото: Nervous System)

Фотополимеры — это вид жидких смол, затвердевающих под воздействием электромагнитного излучения ультрафиолетовой (УФ) части спектра или видимого света. Сегодня с ними работают в основном по двум технологиям — SLA (стереолитография) и PolyJet. В SLA применяется УФ-лазер, который проецирует срез объекта на поверхность налитого в ванночку фотополимера, а тот застывает в форме слоя объекта. Это повторяется для всех слоев.
У технологии PolyJet подход другой. Принтер направляет струю смолы на подложку, на которой смола постоянно отверждается за счет УФ-лампы. SLA печатает слои не тоньше 0,1 мм, а PolyJet выдает до 16 микрон. И хотя методы похожи и в них используются сходные материалы, большая разница кроется в методах работы именно с материалами.

Все фотополимеры боятся солнечного света.

SLA-полимеры

Многие SLA-полимеры разработаны для симуляции разных свойств «традиционных» материалов, о которых было сказано выше. Например, есть материалы, совместимые с воском, их используют для создания оттисков при литье по выплавляемым моделям. А если важна биосовместимость, то есть термопластики для SLA, которые очень похожи на PLA. Другие SLA-пластики могут быть такими же прочными, как ABS. Существуют даже композитные материалы для SLA-печати, которые обладают свойствами керамики: полученные на принтере объекты можно поставить в печь и потом работать с ними как с керамическими.

Полимеры — это отличный выбор для функциональных и концептуальных моделей. Особенно они хороши, если требуется получить крупный объект за короткое время, при этом с высоким уровнем детализации. Некоторые полимеры после закалки становятся даже достаточно твердыми для машинной обработки. Кроме того, жаропрочные полимеры — это рентабельная замена материалов для форм при малых партиях литых изделий.

Популярность процесса SLA кроется в отличной скорости и точности. Минусы же в том, что полимеры пока что существенно дороже, чем всё, о чем тут говорилось.

Принтеры для SLA продаются, с ними можно работать и дома, и в небольшом офисе и использовать очень интересные материалы для полупрофессиональной 3D-печати.

• Технологии: SLA
• Характеристики: гладкая поверхность, некоторая гибкость
• Применения: концептуальные модели, функциональные модели, изобразительное искусство, инструменты (прототипы)

PolyJet-полимеры

Как и полимеры для SLA, материалы для PolyJet имитируют разные свойства «традиционных» материалов для 3D-печати. У большинства PolyJet-полимеров довольно описательные названия. Например, ригур разработан для прочности и звучит похоже на латинский корень «твердость». Его еще называют «имитированный пропилен» за схожесть поверхности и функциональности. Ряд материалов для 3D-печати называются «цифровыми ABS», потому что они термостойки и прочны. Резиноподобные материалы созданы для нескользящих поверхностей и для поглощения вибраций. Поскольку PolyJet-полимеров великое множество, мы решили воздержаться от подробного описания каждого из них.

Стоит, однако, отметить, что полимеры PolyJet отличаются от SLA тем, что позволяют получать т.н. цифровые материалы. Это смеси до трех материалов 3D-печати для получения особых свойств (прочности, термостойкости, прозрачности и т.п.) для конкретной детали и в конкретном цветовом диапазоне. Это светлый путь к сияющим перспективам. В то время как другие описанные в данном обзоре материалы позволяют создавать лишь визуальную имитацию «традиционных» объектов, объекты из PolyJet могут имитировать еще и тактильные ощущения, фактически подменяя реальность.

Полимеры PolyJet — великолепный выбор для цветных прототипов потребительских товаров, чтобы тестировать эти товары на разных целевых аудиториях. В зависимости от выбранного материала и конечной цели можно создавать и функциональные модели для оценки оригинала. Кроме того, полимеры PolyJet — единственные материалы для 3D-печати, позволяющие имитировать многослойное литье. Некоторые полимеры PolyJet подходят для собственно формовки, другие используются в высокоточных деталях и обладают отличными характеристиками для визуальных прототипов, моделей и симуляций.