Не буде перебільшенням сказати, що більшість із вас, які читають цю статтю, часто запитували: «Який матеріал для 3D-друку найміцніший?» Це, безумовно, питання, що інтригує. Той, на який усі хочуть знати відповідь. Чи є любителем або експертом, для більшості ваших проектів потрібні міцні та міцні матеріали. У цій статті ми прагнемо порівняти найміцніші матеріали для 3D-друку та дати вам відповідь.
Але це також ставить питання, що означає міцність матеріалів для 3D-друку ?
Що означає «сильний», коли йдеться про 3D-друк?
Що ж, міцність матеріалів для 3D-друку можна визначити кількома способами. Деякі з них включають твердість, міцність, міцність на стиск і так далі. Тим не менш, два найбільш часто розуміються типи міцності, які хвилюють більшість людей, - це міцність на розтяг і міцність на вигин. Саме стільки матеріал можна розтягнути та зігнути відповідно. У наступному огляді ми перерахуємо тиск у мегапаскалях (МПа), який може витримати кожен матеріал. Чим вище ці числа, тим «міцніший» матеріал під впливом цих конкретних навантажень. Використовувані нами цифри ґрунтуються на. Матеріали інших марок можуть відрізнятись.
Найкращі матеріали FFF/FDM для друку міцних деталей
Для порівняння найміцніших матеріалів для 3D-друку ми розглянемо сім різних матеріалів. Зокрема, полімолочна кислота (PLA), Tough PLA, акрилонітрилбутадієнстирол (ABS), полікарбонат (PC), поліетилентерефталат, модифікований гліколем (PET-G), нейлон і поліпропілен (PP). Який з них краще для вас, залежить від ваших потреб, бюджету та інших факторів. Пізніше в цій статті ми обговоримо конкретні програми та який матеріал може бути найкращим для них.
нитка PLA
PLA, або полімолочна кислота є дуже універсальним і популярним матеріалом для 3D-друку FDM. Його популярність пов'язана з тим, що він простий у пресі, легко доступний за низькою ціною та доступний у різних кольорах. З цієї причини це, мабуть, перший матеріал, яким друкуватиме більшість людей.
PLA зазвичай не вибирають через його властивостей міцності через крихкості матеріалу. Якщо ви друкуєте з обмеженим бюджетом, в деяких випадках може підійти PLA, але якщо ваша деталь повинна згинатися перед тим, як зламатися, зазвичай краще використовувати інший матеріал.
Властивості нитки PLA
Міцність на розтяг: 53-59 МПа
Міцність на вигин: 97-101 МПа
Міцна нитка PLA
Tough PLA — це жорсткіша версія звичайного PLA або полімолочної кислоти. Він поєднує в собі легкість друку, на яку можна очікувати від PLA, і усуває головний недолік PLA: його крихкість. Тому він ідеально підходить для функціональних прототипів, яким потрібна гнучкість.
Міцний PLA не такий крихкий, як звичайний PLA, він демонструє більш високу міцність на розрив, ніж ABS, його легко друкувати, ніж ABS, і він сумісний з водорозчинним допоміжним матеріалом PVA.
Міцні властивості нитки PLA
Міцність на розтяг: 45-48 МПа
Міцність на вигин: 83-96 МПа
нитка АБС
ABS, також відомий як акрилонітрилбутадієнстирол, є популярним термопластичним полімером. Він добре відомий своєю удароміцністю, хімічною, водо- та термостійкістю. Він також має визначні характеристики при високих і низьких температурах, що робить його ідеальним для автомобільних компонентів. АБС-пластик також має хороші електроізоляційні властивості, що робить його хорошим вибором для корпусів та кожухів електричних деталей.
Крім того, ABS порівняно дешевше за більшість матеріалів і відносно легко обробляється. В результаті це відмінний матеріал для масового виробництва, який використовується у широкому спектрі звичайних продуктів. Той факт, що ABS легко піддається подальшій обробці, також означає, що його можна склеювати та фарбувати.
Властивості нитки ABS
Міцність на розтяг: 34-36 МПа
Міцність на вигин: 60-61 МПа
Полікарбонатна (ПК) нитка
Полікарбонатна нитка (ПК) являє собою жорсткий термопластичний полімер, стійкий до нагрівання та хімічних речовин. Це високоміцний матеріал, призначений для використання у суворих умовах та технічних додатках. Він має хорошу тепловіддачу через високу температуру склування і зазвичай доступний у версії з покращеною удароміцністю.
Полікарбонатна нитка має безліч застосувань у повсякденному житті. Полікарбонат, на відміну оргскла, не розбивається. Він згинається і деформується подібно до твердої гуми, поки, нарешті, не зламається. Він також має відмінну оптичну прозорість.
З полікарбонатом може бути важко працювати через його високу термостійкість, а це означає, що деформація може бути проблемою. Вибір правильного клею та уникнення гострих кутів на деталях допоможуть вам успішно друкувати цим матеріалом.
Властивості полікарбонатної нитки
Міцність на розтяг: 43-65 МПа
Міцність на вигин: 89-114 МПа
нитка PETG
PETG, або поліетилентерефталатгліколь, являє собою термопластичний поліефір, хімічно модифікований з додаванням гліколю для обмеження кристалізації та підвищення ударної в'язкості. Включення гліколю покращує ПЕТ, довговічність та формуваність для виробництва. Він має високу удароміцність і стійкість до стирання і може витримувати більш високі температури порівняно з PLA.
Завдяки своїм чудовим властивостям та відносно низькій ціні PETG широко використовується в 3D-друку. Це добрий інженерний матеріал, який можна використовувати замість АБС. Він також має меншу схильність до деформації, що означає, що на ньому легко друкувати точні деталі.
Властивості нитки PETG
Міцність на розтяг: 38-44 МПа
Міцність на вигин: 75-79 МПа
Нейлонова нитка
Нейлон для 3D-друку зазвичай зустрічається в декількох формах: PA6 і PA6/66, які є жорсткішими версіями нейлону, і PA 12, який являє собою гнучкий тип нейлону. Нейлон має корисні якості, які роблять його привабливим матеріалом для 3D-друку. Нейлон міцний та довговічний, а також гнучкий. Ця характеристика корисна під час друку деталей з тонкими стінками. Крім того, нейлон має високу температуру плавлення з дуже низьким коефіцієнтом тертя, що дозволяє використовувати його для друку функціональних взаємопов'язаних елементів, таких як шестерні.
Одним із основних недоліків нейлону як матеріалу для 3D-друку є його висока гігроскопічність, тобто здатність вбирати вологу. Це може ускладнити досягнення очікуваної продуктивності під час друку.
Властивості нейлонової нитки
Міцність на розтяг: 63-65 МПа
Міцність на вигин: 63-83 МПа
Поліпропіленова (ПП) нитка
Поліпропілен (ПП) - це широко використовується пластик, який можна знайти практично в кожному будинку. Це кращий матеріал для зберігання та пакування, а також для багатьох традиційних форм виробництва, таких як лиття під тиском. Популярність поліпропілену обумовлена його високою хімічною стійкістю, термостійкістю, удароміцністю та гнучкістю.
Його якості роблять його ідеальним для таких застосувань як упаковка харчових продуктів, експозиція на відкритому повітрі, резервуари для зберігання хімікатів і навіть медичні додатки, такі як протези, серед іншого.
Властивості поліпропіленової нитки
Міцність на розтяг: 10-12 МПа
Міцність на вигин: 13-15 МПа
Найкращі налаштування для друку міцних деталей
Хіба не було б чудово мати можливість друкувати міцніші деталі, навіть не змінюючи використовуваний матеріал? На щастя, це можливо. Головне – оптимізувати налаштування. Щоб отримати максимальну віддачу від принтера та матеріалу, ви повинні налаштувати параметри, які ви використовуєте, не тільки для кожного матеріалу, а й для кожної деталі.
Нижче наведено деякі з кращих налаштувань, які можна змінити, щоб посилити вашу деталь:
Тип та щільність заповнення. Тип та щільність заповнення є важливими факторами, що впливають на міцність друкарської деталі. Чим більша щільність заповнення, тим вища міцність. Однак висока щільність заповнення зазвичай не рекомендується, тому що при цьому витрачається багато матеріалу і потрібно більше часу для друку. Щоб збільшити міцність деталі без збільшення щільності, можна також змінити шаблон заповнення в залежності від функціональності деталі. Наприклад, при випробуваннях на міцність на стиск трикутне/решітчасте заповнення показує більш високу міцність на стиск порівняно з кубічними та гіроподібними малюнками заповнення.
Для більшості візуальних відбитків можна використовувати заповнення близько 20 відсотків, але для більш міцних деталей спробуйте збільшити його до 50 відсотків. Альтернативою є використання сіток-модифікаторів для вибіркового створення вищої щільності заповнення в областях, де напруги будуть найвищими.
Орієнтація деталей. Орієнтація деталі може не входити до вашого контрольного списку кроків для забезпечення чіткішого друку, але вона має вирішальне значення. Міцність на розтяг нижче за осі Z в 3D-друку (зазвичай 40-70% міцності в порівнянні з віссю XY), особливо у високих і тонких друкованих деталях. В результаті ви повинні ретельно зорієнтувати деталь, щоб вона відповідала необхідної осі міцності. При цьому вам також доведеться враховувати структуру підтримки, і необхідно буде знайти баланс, який базується на тому, що найважливіше в цій конкретній частині.
Товщина оболонки: Товщина зовнішньої поверхні деталі називається товщиною оболонки. Взагалі кажучи, чим товстіша оболонка, тим міцніше деталь. Виходячи з цього, ви можете вирішити, яка товщина оболонки вам потрібна для деталі. Товщина оболонки, що вдвічі перевищує товщину шару, зазвичай є гарною відправною точкою.
Постобробка для більш міцних деталей
Роботу не закінчено, коли частину надруковано. Можна збільшити міцність надрукованої деталі, трохи попрацювавши.
Відпал: Напівкристалічні матеріали, такі як нейлон, ПЕТ, ПЕК та деякі форми PLA, можна відпалювати. Це термічна обробка, при якій матеріал повністю перетворюється на кристалічний стан, в результаті чого виходить жорсткіша і міцніша деталь.