Porovnávacia príručka 3D tlačových filamentov: Ako si vybrať ten správny materiál pre váš projekt

3D tlač výrazne ovplyvnila rôzne odvetvia, od výroby a prototypovania po dizajn. Rozsah filamentov dostupných pre 3D tlač hrá v tejto revolúcii kľúčovú úlohu. V tomto sprievodcovi prinášame prehľad najpopulárnejších 3D filamentov, ako PLA, PETG, ABS, TPU, TPE, Nylonu, PVB, ESD, PP, ASA a PC. Porovnáme ich popularitu, cenový rozsah, tlačiteľnosť, vizuálne vlastnosti, využitie v praxi, tepelnú odolnosť a vhodnosť pre styk s potravinami. Tiež sa budeme zaoberať tým, ako môžu niektoré materiály byť posilniť alebo mať vylepšene niektoré kľúčové vlastnosti pomocou kompozitných prvkov či chemického a materiálového pokroku.

Popularita

PLA je najpopulárnejší filament kvôli svojej cenovej dostupnosti, jednoduchosti tlače a všestrannosti. PETG získal popularitu ako odolnejšia alternatíva k PLA, zatiaľ čo ABS, kedysi populárny, sa stal menej obľúbeným kvôli problémom s tlačou a warpom. TPU, TPE, PP sú obľúbené pre svoju pružnosť a Nylon, PC, či ASA sú zase známe pre svoju pevnosť a trvanlivosť v rôznych podmienkach. Menej bežné filamenty ako ESD kompozity sa orientujú na špecifické trhové segmenty alebo priemyselné odvetvia. PVB materiál je obľúbený pre svoje dokonalé lesklé vizuálne vlastnosti.

Cena

PLA je vo všeobecnosti najdostupnejší filament, s cenami pohybujúcimi sa od 20 do 30€ za kg. Ceny PETG a ABS sú o niečo vyššie, približne od 20 do 40€ za kg. TPU, TPE a Nylon môžu stáť medzi 30 a 60€ za kg, zatiaľ čo špecializované filamenty ako PVB, ESD, PP, ASA a PC môžu mať cenu od 40€ do viac ako 100€ za kg. Ceny sa môžu meniť na základe prísad, ako sú uhlíkové vlákna, sklené vlákna alebo Kevlar, ktoré zlepšujú vlastnosti filamentu.

Jednoduchosť tlače (tlačiteľnosť)

PLA je najjednoduchšie tlačiteľný filament kvôli svojej nízkej teplote tavenia a neexistujucému warpu. PETG je tiež pomerne ľahko tlačiteľný, ale vyžaduje vyššie teploty a lepšiu priľnavosť podložky. ABS je známy svojimi problémami s tlačiteľnosťou, ako je warping a potreba vyhrievanej komory. TPU a TPE môžu byť náročné na tlač kvôli svojej pružnosti, zatiaľ čo Nylon, PVB, ESD, PP, ASA a PC často vyžadujú, pokročilé nastavenia, znalosti a optimálne podmienky prostredia pre úspešnú tlač.

Vizuálne vlastnosti a možnosti povrchovej úpravy

PLA filamenty ponúkajú široký výber farieb a sú vhodné na tmelovanie či nasledovné farbenie.

Čo sa týka brúsenia, je lepšie brúsiť filament, ktorý má vyššiu teplotu tavenia (nakoľko pri brúsení vzniká značná teplota pri ktorej keď sa výtlačok pri nedostatočnom ochladzovaní napr. vodou, sa začne taviť namiesto brúsenia.

Čo sa týka leštenia, PVB sa dá vyhladiť pomocou alkoholových pár, čím vzniká krasný jednoliatý leštený povrch.

PETG poskytuje lesklý povrch pri širokej škály farieb na výber, zatiaľ čo TPU a TPE vytvárajú pružné diely s matným povrchom. Nylon, PP, ASA a PC sa skôr používajú na funkčné a mechanický namáhané diely, než na estetické. 

Praktické využitie

PLA je ideálny pre prototypy, dekoratívne predmety a aplikácie s nízkym zaťažením. PETG ponúka väčšiu mechanickú a chemickú odolnosť, čo ho robí vhodným pre mechanické diely a vonkajšie použitie. ABS sa používa menej často, ale stále nájde uplatnenie v automobilovom priemysle a spotrebnej elektronike. TPU a TPE excelujú v aplikáciách, kde je potrebná pružnosť, ako sú tesnenia alebo ochranné púzdra. Nylon je známy svojou pevnosťou a odolnosťou, čo ho robí vhodným pre ozubené kolesá, ložiská a iné diely s vysokým zaťažením. PVB, ESD, PP, ASA a PC sa orientujú na špecifické priemyselné odvetvia, ako sú elektronika, automobilový priemysel alebo letecký priemysel, kvôli ich jedinečným vlastnostiam a charakteristikám.

Tepelná odolnosť

PC a Nylon ponúkajú najvyššiu tepelnú odolnosť medzi filamentami, čo ich robí vhodnými pre aplikácie, ktoré vyžadujú odolnosť voči vysokým teplotám. ASA, ABS a pod nimi PETG, poskytujú strednú tepelnú odolnosť, zatiaľ čo PVB, PLA, TPU a TPE majú nižšiu tepelnú odolnosť. Špecifické vlastnosti tepelnej odolnosti, ako sú HDT-B, Tg a Vicat, sa líšia medzi filamentami a mali by sa zohľadniť na základe požiadaviek vášho projektu.

Styk s potravinami

PLA, PETG a PP sú považované za materiály vhodné pre potraviny, keď sú vyrobené s prísadami potravinárskej kvality. Treba však poznamenať, že 3D tlačené diely môžu byť kvôli pórovej povrchu skrýšou baktérií, preto sa neodporúčajú na priamy kontakt s potravinami bez primeranej povrchovej úpravy a tesnenia.

Kompozitné a vylepšené materiály

Vďaka chemickému pokroku a neustálemu vývoju môžu byť tepelné, mechanické a vizuálne vlastnosti materiálov upravené a vylepšené. Napríklad filamenty môžu byť posilnené kompozitnými prvkami, ako sú uhlíkové vlákna, sklené vlákna či Kevlar, čo zlepšuje ich pevnosť, trvanlivosť a tuhosť. Tieto vylepšenia umožňujú vývoj špecializovaných materiálov prispôsobených konkrétnym aplikáciám a odvetviam.

Záver

Pri výbere 3D tlačového filamentu je dôležité zohľadniť popularitu materiálu, cenový rozsah, tlačiteľnosť, estetickú použiteľnosť, oblasť použiteľnosti, tepelnú odolnosť a vhodnosť pre kontakt s potravinami. Široká škála materiálov, od PLA a PETG po špecializované filamenty ako PVB a PC, ponúka množstvo možností pre 3D tlačiarenské projekty. Zrozumením vlastností jednotlivých filamentov a potenciálnych vylepšení môžete urobiť informované rozhodnutia a vybrať si najlepší materiál pre svoje potreby 3D tlače.

Odporúčania pre začiatočníkov, pokročilých a odborníkov v 3D tlači

Začiatočníci

Pre začiatočníkov v 3D tlači sa odporúča začať s PLA filamentom, pretože je cenovo dostupný, jednoduchý na použitie a vhodný pre množstvo projektov. PLA je ideálny pre prvotné experimentovanie s nastaveniami tlače, získavanie základných zručností a naučenie sa manipulácie s materiálom. Filament PETG je ďalšou dobrou voľbou pre začiatočníkov, ktorí hľadajú odolnejší materiál, avšak ešte stále s relatívne jednoduchou tlačiteľnosťou.

Pokročilí

Pre pokročilých užívateľov, ktorí sa cítia pohodlne s PLA alebo PETG, môžu skúsiť ASA pre vysokoteplotné aplikácie, mechanickú odolnosť a UV odolnosť, alebo pružné materiály, ako sú TPU a TPE. Pri týchto materiáloch je dôležité mať na pamäti, že môžu vyžadovať zmeny v nastaveniach tlače a zariadení. Nylon môže byť tiež dobrým materiálom pre pokročilých tlačiarov, ktorí hľadajú silný a odolný materiál pre náročnejšie aplikácie.

Odborníci

Pre odborníkov, ktorí majú skúsenosti s rôznymi druhmi filamentov a hľadajú špecializované materiály pre konkrétne priemyselné odvetvia alebo aplikácie, môžu skúsiť rôzne kompozitné filamenty ako sú uhlíkové vlákna, sklené vlákna či Kevlar, prípadne filamenty so špeciálnymi prímesami (ESD, Glow in the Dark, PTFE, FR... Tieto materiály často vyžadujú pokročilé zručnosti, špecializované zariadenia a optimálne podmienky prostredia pre úspešnú tlač.