Materiály pro 3D tiskárnu: přehled, vlastnosti a aplikace

Trh s 3D tiskem se aktivně vyvíjí. Dnes můžete získat objemový model téměř jakékoliv složitosti. Současně je rozšířen seznam materiálů, ze kterých může být výrobek vyřezán. Odlišují se v hustotě, ceně, síle a dalších vlastnostech. O materiálech pro 3D tiskárnu a bude popsáno v tomto článku.

Jak je proces 3D tisku?

Obecně platí, že existuje mnoho způsobů, jak implementovat 3D model. Většina z nich se však v podstatě vrhá na jednu věc - položí materiál pro 3D vrstvu tiskárny po vrstvě a její následné ztuhnutí. Hlavní cesty jsou následující:

• Vytlačování Nejčastěji používaná metoda. Rozdělovací hlava nalévá materiál na speciální chladící plošinu, která tvrdí, váže a tvaruje model. Pomocí tohoto přístupu je možné vytvořit části různých barev.
• Fotopolymerizace. Je založen na technice osvětlení speciálního fotopolymeru s laserovým vzorem, který se nakonec změní v reálný model.
• Tvorba vrstvy na vyrovnanou vrstvu prášku. Tato metoda roztaví speciální práškovou kompozici, lepí ji nebo sintruje.
• Napájení drátu. Pomocí elektronické expozice se dodávaný drátový materiál pro 3D tiskárnu roztaví a získá požadovaný tvar.
• Laminování. Základem je velké množství vrstev materiálu, které jsou navzájem překrývají. V této struktuře laser vypíná potřebné obrysy a drážky.

3D tisková aplikace

Technologie se stále rozvíjí, stále více se zdokonaluje každý den. Dnešní ZD-tisk lze použít v následujících úlohách:

• Vytvořte vzorek nebo rozvržení produktu. Například pro posouzení komplexní části před průmyslovou výrobou mohou inženýři vytisknout prototyp na 3D tiskárně a studovat ji.
• Drobná výroba různých částí.
• Tiskové fragmenty lidské kostry se používají pro protetiku a implantaci.
• Tvorba zbraně.
• Výstavba.
• Výroba potravin.

Základní materiály pro 3D tiskárnu

Existuje spousta kompozic pro tvorbu modelů v závislosti na směru použití části. Stojí za to brát v úvahu podrobněji každý typ zvlášť.

ABS plast

Pravděpodobně nejoblíbenější spotřební materiál pro 3D tiskárnu. Také se vyskytuje pod názvem "akrylonitril-butadien-styren" nebo ABS.

Má dobré mechanické vlastnosti. Často se používají k vytváření komplexních nosných konstrukcí.

Jeho nízké náklady a dostupnost ovlivnily jeho široké využití jak v životních podmínkách, tak v průmyslovém měřítku.

Navzdory skutečnosti, že ABC-plast jako hotový výrobek je zcela ekologicky šetrný, při jeho zahřívání ve výrobním procesu může dojít k emisím akrylonitrilu. Nicméně kvůli nízké rychlosti tiskárny je množství škodlivých látek poměrně malé a pro bezpečnou výrobu stačí zajistit dobré větrání místnosti.

ABS plast by neměl být používán k výrobě nádobí, protože reaguje s ethanolem.

Z technických vlastností ABS plastů je třeba zdůraznit vysokou teplotu skelného přechodu, která se rovná 105 stupňům. Meze pevnosti pro ohýbání a lámání jsou 41 a 21 MPa. Ve skutečnosti, samozřejmě, mnoho výrobců mix plastů s různými kompozicemi. A to znamená, že v praxi budou některé vlastnosti jiné.

Výhody a nevýhody ABS plastů

Pomocí tohoto spotřebního materiálu pro 3D tiskárnu můžete vytvářet barevné modely, protože plast má bohatý gamut. ABS plast se absolutně nebojí vlhkosti, různých kyselin a olejů. Jeho tepelná odolnost dosahuje 115 stupňů v závislosti na konkrétním výrobci.

Odolnost proti nárazům a pružnost ABS plast pro 3D tiskárnu umožňuje vytvářet spolehlivé součásti a modely. Rovněž se perfektně rozpouští v acetonu, což umožňuje aplikovat postpracování hotové součásti v párech, aby se do výrobku dostala hladkost a konečný vzhled.

Ze závažných nevýhod plastového ABS pro 3D tiskárnu je její neschopnost odolat dlouhodobému vystavení běžnému slunečnímu světlu. A jeho vzájemné vztahy s různými prvky obsaženými v potravinách a výrobcích omezují jeho použití, protože uvolňování toxických látek je možné.

PLA plast

Tento typ materiálu pro tisk na 3D tiskárně se skládá z polylaktidu. Je to biologicky rozložitelná látka a obsahuje kyselinu mléčnou. Tento materiál je vyroben z kukuřice nebo cukrové třtiny.

Přirozenost plastů PLA neomezuje jeho použití v žádném oboru.

PLA se taví při teplotách nad 170 stupňů. Pro měknutí je však dostačující 50. Hodnoty pevnosti v tahu a ohýbání jsou 57,8 a 55,3 MPa. Velikost, kterou lze vytvořit, je 0,3 mm, což umožňuje poskytnout modelu vysokou přesnost provedení.

PLA-plast nemá prakticky žádné negativní strany. Je to zvýšená křehkost a křehkost. Pozitivní vzhled takto:

• netoxický, může být použit v potravinářském průmyslu a průmyslu;
• má širokou škálu barev, které vám umožní realizovat nejnáročnější kreativní nápady;
• při vytváření modelu není třeba používat vyhřívanou plošinu;
• hladký povrch hotového výrobku;
• vysoký detail a kvalitu tištěných výrobků.

PET plastu

Tento zástupce vyniká z celého přehledu materiálů pro 3D tiskárnu. Za prvé, běžné plastové lahve jsou vyrobeny z polyethylentereftalátu nebo PET. Za druhé, jeho rozšířená dostupnost způsobila, že se materiál stal jedním z nejoblíbenějších. Existují dokonce i speciální zpracovatelské závody pro domácí použití a výrobu PET nití.

Pevnost a flexibilita vlastností PET plastu jsou podobné ABS. Současně jsou vrstvy dokonale nastaveny a poskytují modelu vysokou pevnost.

Průměrná teplota tisku tohoto materiálu je asi 212-224 stupňů.

Nylon

Vynikající materiál pro tisk na části 3D-tiskárny pro použití v komplexních mechanismech. Má dobrý koeficient posuvu a trvanlivost. Jeho vlastnosti však naznačují vyšší technologickou úroveň vybavení pro vytváření modelů.

Teplota tání od různých výrobců se může pohybovat od 178 do 218 stupňů. Pro vytlačování se tato hodnota pohybuje od 235 do 260 stupňů.

Použití nylonu je podobné ABS plastům - potřebuje vyhřívanou plošinu. Současně se proces překrývání vrstev pohybuje hladce a umožňuje vytvářet detailní modely.

Výhody a nevýhody nylonu

Tento materiál má vysokou odolnost proti opotřebení a pružnost. Má schopnost odolat velkému množství různých rozpouštědel. Snadno se podrobí mechanickému post-zpracování, když model přinese konečný výsledek.

Mezi nevýhody nylonu patří zvýraznění vysoké hygroskopicity, tj. Schopnosti absorbovat vlhkost. Doporučuje se proto, aby byl materiál mírně suchý před modelováním. To pomůže předejít výrobním problémům. Během pyrolýzy mohou být uvolněny toxické výpary.

Beton

Zvláštní, jak to může znít, takové tiskárny již existují. Je pravda, že se používá speciální složení cementové směsi.

Pomocí 3D stavební tiskárny můžete vytvořit kompletní domy a stavby. Současně může "vytvoření" stěny o výšce 6 metrů trvat jen několik hodin.

Bohužel technologie v Rusku je stále ve stavu embrya, ale na západě se aktivně rozvíjí.

Kov

Jako stavební materiál pro vytváření kovových dílů se používá speciální prášek.

V tomto druhu výroby se používají speciální drahé průmyslové 3D tiskárny. Obvykle je lze rozdělit do 3 kategorií:

1. První skupina obsahuje modely, které jsou strukturálně podobné konvenčním plastovým tiskárnám. Jsou charakterizovány použitím měkkých kovů - olova, cínu atd.
2. Ty používají kovový prášek se speciálním lepidlem. Po výrobě musí být model spálen, aby získal plnou sílu.
3. Jedná se o průmyslové 3D tiskárny, ve kterých je prášek spalován laserovým zářením.

Ve skutečnosti se jedná pouze o "skutečný" způsob tisku kovových výrobků.

Základní slitiny

Mezi materiály existuje velká sada slitin a jednotlivé prvky. Stojí za to pochopit trochu:

• titan je velmi trvanlivý materiál, který je aktivně používán v medicíně kvůli své biokompatibilitě, má nízkou hmotnost a dobrou odolnost proti korozi;
• nerezová ocel - různé slitiny oceli jsou proslulé svou trvanlivostí a cenovou dostupností;
• Hliník a deriváty - lehká slitina s nízkou hustotou, dokonale přizpůsobená různým typům zpracování.

Výhody a nevýhody kovového prášku

Jak je typické pro kovy, jejich prášek po transformaci do formy bude mít vysokou pevnost. Současně je detailní popis objektu k dispozici na decentní úrovni až do 0,025 mm. Odolnost vůči vysokým teplotám umožňuje použití modelů v různých odvětvích. Poté, co produkt selhal nebo je potřeba, může být roztaven.

Pokud jde o nevýhody, existuje jen jedna, ale značná. Technologie 3D kovového tisku je velmi složitá. Proto je zařízení obvykle drahé.

Navíc organizaci takové výroby v domácím prostředí bude obtížné.

Závěr

Článek diskutoval o tom, jaké materiály používají 3D tiskárny, jejich vlastnosti a vlastnosti, stejně jako jejich rozsah. Vzhledem k tomu, že technologie je poměrně nová, má mnoho jemných odstínů a nuancí. Jsou vyřešeny a řešeny téměř metodou "kopí" až po nastavení 3D tiskárny. Zájem mnoha oblastí rychlého a kvalitního tisku hotových výrobků je zde, což znamená, že technologie se bude vyvíjet a zdokonalovat.