Материалы для 3D-печати

3D-печать основана на концепции построения объекта последовательно наносимыми слоями, отображающими контуры модели. Описываем какие материалы используются в 3D-печати.

_____

Наиболее распространенный метод 3d-печати – экструзионный (FDM). Ниже представлены основные материалы, используемые в данном методе печати:

● Полилактид (PLA, ПЛА)

PLA – экологически чистый, биоразлагаемый материал, производится из кукурузы и сахарного тростника. Пластик хорошо впитывает влагу и не пригоден для функционального использования (исключение – не нагруженный подшипник скольжения, т. к. у PLA высокий коэф. скольжения). Применяется для изготовления дизайнерских моделей, сувениров и игрушек.

● Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS, АБС)

ABS получил широкое применение в промышленности: производство деталей автомобилей, корпусов различных устройств, контейнеров, сувениров, различных бытовых аксессуаров и пр.ABS-пластик устойчив к влаге, кислотам и маслу, имеет достаточно высокие показатели термоустойчивости – от 90°C до 110°C. К сожалению, некоторые виды материала разрушаются под воздействием прямого солнечного света, что несколько ограничивает применение, однако пластик легко поддается окраске и можно нанести защитное покрытие на готовое изделие.

● Полиэтилентерефталат (PET, ПЭТ)

Материал имеет высокую химическую устойчивость к кислотам, щелочам и органическим растворителям. Обладает высокой износоустойчивостью. Кроме всего прочего, материал легко поддается механической обработке.

● Cтирол-бутадиен сополимер (SBS, СБС)

SBS (стирол-бутадиен сополимер) – высококачественный материал для 3D моделирования, отлично подходит для творчества и дизайна 3D ручкой. SBS обладает удивительным сочетанием свойств: высокий уровень твердости и высокая эластичность, которая  сохраняется даже при низких температурах. Отсутствие усадки позволяет печатать модели больших размеров, при этом модели сохраняют эластичность – их сложно сломать или расколоть. Уникальные рецептуры окрашивания позволяют получать модели с яркими, кристально чистыми цветами.  Легкая обработка готовых моделей (сольвентом или D-лимоненом) непревзойденный блеск и прозрачность делают SBS незаменимым материалом для ярких дизайнерских решений.

● Акрилонитрил (ASA, АСА)

Материал обладает высокой прочностью и устойчивостью к внешним факторам. Так же устойчив к ультрафиолету и практически не подвержен воздействию смазочных материалов, разбавленных кислот и дизельного топлива. По сравнению с ABS пластиком устойчив к ультрафиолету, имеет повышенную адгезию и заметно меньший эффект термоусадки. Материал отлично подойдет при печати корпусов уличных устройств, уличной осветительной техники, элементов автомобилей, морской и воздушной техники (как наружных, так и внутренних элементов) и предметов, которые при эксплуатации подвергаются воздействию окружающей среды.

● Поликарбонат (PC, ПК)

Поликарбонат (Polycarbonate или PC) – термопластичный полимер, обладающий высокой прочностью и прозрачностью, благодаря чему его активно используют в качестве заменителя стекла. Сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур: от – 40 до 120˚C.Поликарбонаты привлекательны за счет своей высокой прочности и ударной вязкости, а также устойчивости к высоким и низким температурам.

● Поливиниловый спирт (PVA, ПВА)

PVA – поливиниловый спирт, водорастворимый. 3D-принтеры, оснащенные двойными экструдерами, могут печатать поддержки из PVA,  которые потом могут быть растворены в воде. Аналогично, PVA можно применять для создания водорастворимых мастер-моделей для литейных форм и самих литейных форм. Материал не предназначен для изготовления конечных изделий.

● CERAMO (КЕРАМО)

Уникальный материал, имитирующий керамические изделия. Не имеет аналогов на рынке расходных материалов для 3D-печати. Твёрдый, прочный с превосходной спайкой между слоями. Готовые распечатки по своим тактильным свойствам практически не отличимы от фаянса и керамики. Твёрдые, приятные на ощупь, прохладные, тяжелые и звонкие при соударении.
Материал превосходно поддается обработке абразивными материалами, наждачными бумагами и даже может быть отполирован механически с помощью тонкоабразивных доводочных наждачных бумаг. Рекомендуется проводить обработку методом мокрого ошкуривания.

Для получения качественных распечаток рекомендуется убавить поток пластика (параметр “Flow” в слайсере) до 0.9-0.98 (90-98%). Чтобы получить изделия максимально имитирующие керамические, рекомендуется использовать 90-100% заполнение. Обработать полученную распечатку можно наждачной бумагой зерном F100-360 для получения ровной матовой поверхности. При желании можно довести поверхность готового изделия до блеска, обработав ее наждачной бумагой с зерном F600-800 или обработать в ацетоновой бане. Также можно провести обработку ацетоном или ксилолом.
Рекомендуется увеличить ширину экструзии для внешнего периметра. Увеличенная толщина внешнего периметра позволит не опасаться того, что сняв внешний слой при механической обработке, вы доберетесь до внутреннего периметра.

Благодаря своим свойствам, таким, как высокая размерная стабильность, твёрдость и податливость к механической обработке, материал отлично подходит как для создания конечных изделий, так и для получения прототипов для последующего снятия силиконовых форм для литья серийных изделий. Мелкие детали, которые невозможно воссоздать методом 3D-печати, можно нанести на уже обработанное и готовое к снятию формы изделие.

Термостойкость материала, превышающая температуру кипения воды (до 102°С), позволяет использовать его для печати уникальной посуды (например сувенирных чашек). Все используемые в процессе производства материала CERAMO полимеры и наполнители имеют пищевой сертификат и пригодны для контакта с горячими пищевыми продуктами.

● CERAMO TEX (КЕРАМО ТЕКС)

Материал для 3D печати, сочетающий в себе три свойства, делающих его уникальным и отличающимся от всех материалов, имеющихся на мировом рынке.
Первым из этих свойств является возможность получить стабильную и равномерную естественную текстуру на поверхности распечатки. Свойства текстуры регулируются оператором 3D-принтера в процессе подготовки макета к печати и зависят от четырех параметров печати внешнего периметра: температура печати, скорость печати, высота слоя, диаметр сопла. Варьируя эти параметры можно получать поверхностную текстуру с различными фактурами: от сатина до крупного песчаника.
Полученная текстура обладает высокими декоративными свойствами, позволяет маскировать слоистость и огрехи печати, и получать совершенно уникальные и естественно выглядящие предметы интерьера.
Это свойство также может быть использовано в архитектурном макетировании для получения натурально выглядящих естественных природных текстур стен зданий, сооружений и поверхностей ландшафтов. Распечатки отлично окрашиваются многими видами красок, что позволит не только придать изделию любой цвет, то и подчеркнуть глубину полученной текстуры.

Второе не менее важное свойство CERAMO-TEX состоит в небольшой плотности и мелкоячеистой структуре самого полимера в распечатке. Более того, плотность можно регулировать при подготовке макета к печати, варьируя температуру и скорость печати, а также поток пластика (параметр Flow в слайсере), уменьшая его вплоть до 0.5 (50%).
Варьируя эти параметры можно получить плотность конечного изделия до 0.55г/см3 даже при 100% беззазорном заполнении!
Это свойство может быть востребованным при проектировании и изготовлении прочных и легких структур летательных аппаратов и устройств с гарантированной плавучестью. В отличие от распечаток из других полимеров, повреждение поверхностного слоя распечатки не приведет к проникновению воды во внутреннюю структуру и к потере плавучести изделия.

Из низкой плотности и ячеистой структуры полимера следует еще одно свойство материала CERAMO-TEX – его низкая теплопроводность. Это свойство может быть использовано для создания теплоизолирующих элементов с термостойкостью до 102°С (и значительно более высокой кратковременной структурной термостойкостью, благодаря низкой теплопроводности). Термостатированные камеры различных конфигураций – вот одно из возможных применений данного материала.

Материал с лёгкостью поддается обработке абразивными материалами и во многом схож по этим параметрам с CERAMO, но благодаря мелкоячеистой структуре обработка еще легче, а поверхнсть после обработки получается пористой, что гарантирует отличную адгезию лакокрасочных материалов и коатингов.

● AEROTEX (АЭРОТЕКС)

Наполненный углеволокном вспенивающийся композит на основе SAN с термостойкостью до 120oС, выпускающийся по запатентованной технологии. Твердый и легкий (до 0.8г/см/3) Предназначен в первую очередь для печати элементов конструкции беспилотных летательных аппаратов.

● Полипропилен (PP, ПП)

Полипропилен (Polypropylene или просто PP) – синтетический термопластичный полимер, по своим свойствам схожий с полиэтиленом низкого давления. Благодаря своей высокой теплостойкости, полипропилен стал основным материалом для изготовления труб горячего и холодного водоснабжения, посуды, пригодной для использования в микроволновых печах. ПП обладает большой усадкой – до 2,4%.

● Нейлон (Nylon)

Нейлон (nylon) — искусственный термопластичный полимер, также называемый полиамид. По характеристикам похож на ABS пластик. Нейлон обладает высокой износоустойчивостью и низким коэффициентом трения. Поэтому он часто используется для покрытия трущихся деталей, что повышает их эксплуатационные качества и зачастую позволяет функционировать без смазки. Этот вид пластика в виде филамента (пластиковой нити) используется при 3Д печати по FDM технологии, а в виде порошка может применяется в SLS и других подобных методах.

● Primalloy

Термопластичный сложноэфирный эластомер (TPEE). Очень хорошая гибкость. Очень хорошая устойчивость к тепловому воздействию, маслам и действию химикатов. Хорошая механическая прочность.  Используется для получения прорезиненных предметов, таких как рукоятки для инструментов, автомобильные части, уплотнения, прокладки, водонепроницаемые контейнеры, медицинские сумки, прорезиненные кнопки, трубки и т. д.

● Полиэтилен высокой плотности (HDPE, ПНД)

Полиэтиленом низкого давления (ПНД) или высокой плотности (HDPE) называют полиэтилен, получаемый при низком давлении.Полиэтилен низкого давления характеризуется хорошей ударной прочностью и большей теплостойкостью по сравнению с ПВД. При длительном нагружении ПНД наблюдается высокая ползучесть. Данный вид полиэтилена обладает отличными диэлектрическими характеристиками, он биологически инертен и легко подвергается переработке. Полиэтилен низкого давления ПНД предназначен для изготовления технических изделий, а также изделий контактирующих с пищевыми продуктами, питьевой водой, косметическими лекарственными препаратами.Разрешен для изготовления игрушек.

● Поликапролактон (PCL)

Биоразлагаемый полиэстер, отличающийся чрезвычайно низкой температурой плавления порядка 60°С. Биологическая совместимость поликапролактона делает его незаменимым в медицине. PCL используется при изготовлении шовных и биоимплантируемых материалов, при изготовлении оболочек лекарственных капсул, а также в косметологии. Еще одна сфера использования – лепка и прототипирование в домашних условиях.

● Полифенилсульфон (PPSU)

Высокопрочный термопластик, активно применяемый в авиационной промышленности. Материал имеет прекрасную химическую и тепловую устойчивость и практически не горит. Полифенилсульфон биологически инертен, что позволяет использовать этот материал для производства посуды и пищевых контейнеров. Пластик устойчив к воздействию растворителей и горюче-смазочных материалов.

● Полиметилметакрилат (Acrylic, оргстекло, акрил, ПММА)

Материал прочен, влагоустойчив, экологичен, легко поддается склеиванию, достаточно пластичен и устойчив к воздействию прямого солнечного света. С помощью 3D-печати из ПММА создаются мастер-модели крупногабаритных тонкостенных деталей, предназначенных для отливки из металла с высокой точностью или имеющих ограниченную серию. Кроме того, термопластичный прозрачный пластик используется для печати на 3Д-принтере масштабных архитектурных и дизайнерских макетов, декораций и реквизита для кино, театра и рекламных кампаний, деталей художественных инсталляций и арт-объектов.На данный момент существуют трудности при печати оргстеклом методом FDM.

● RUBBER

Резина для 3D печати. Специальный материал, который своим свойствам очень близок к настоящей резине, повторяя все её свойства. Материал очень хорошо подойдет для печати: кнопок, уплотнителей, амортизаторов и даже покрышек для радиоуправляемых моделей! Склеивается при помощи синтетических каучуков или с помощью паяльного фена.

● FLEX

Специальный гибкий материал, по свойствам похожий на твердый силикон. Упругий и приятный на ощупь.С помощью него можно печатать модели с новыми свойствами: все от игрушек, кос-плей масок и мягких тапочек до элементов суставов, кнопок и специальных пневматических патрубков сложной формы. Не поддается механической обработке и поэтому обладает высокой износостойкостью. Склеивается при помощи синтетических каучуков или с помощью паяльного фена.

● Каучук

Синтетический эластомер, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.
Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.
Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.
В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твердого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя.

● Термопластичный полиуретан (TPU, ТПУ)

Sealant (TPU) термопластичный полиуретан. Самый эластичный и износостойкий материал в линейке гибких пластиков REC. Отличается высокой химической стойкостью к маслам, бензинам, щелочам и некоторым кислотам. Обладает высокой прочностью при деформации на изгиб и растяжение.

Кроме того, полимер обладает хорошей устойчивостью к морской воде, жирам, не подвержен воздействию микробов или бактерий. Материал имеет высокий уровень устойчивости к естественному старению и допускает повторную переработку.

● Ударопрочный полистирол (HIPS)

Термопластичный полимер, по своим характеристикам превосходит ABS, PLA и SBS по показателям: не канцерогенный, матовая поверхность, растворим в безвредном растворителе, не поглащает влагу, мягкий — лучше поддается механической постобработке, лучше переносит условия внешней среды. Может использоваться как основной материал и как материал поддержки.

● Древесные имитаторы (LAYWOO-D3, BambooFill)

LAYWOO-D3 – предназначенная для печати моделей, напоминающих деревянные изделия. Материал на 40% состоит из натуральных древесных опилок микроскопического размера и на 60% из связующего полимера. Прост в обращении, будучи практически неподверженным деформациям и не требуя использования подогреваемой платформы. Согласно производителям, полимер нетоксичен и полностью безопасен.

● Имитаторы песчаника (Laybrick)

Laybrick позволяет производить объекты с различной текстурой поверхности. При низких температурах экструзии порядка 165°С-190°С готовые изделия имеют гладкую поверхность. Повышение температуры печати делает материал более шершавым, вплоть до высокой степени сходства с натуральным песчаником при температуре экструзии свыше 210°С.

● Имитаторы металлов (BronzeFill)

Прозрачный PLA-пластик с наполнителем из микрочастиц бронзы. Материал, в настоящее время проходящий бета-тестирование, должен доказать пригодность для использования в любых принтерах, предназначенных для работы с полилактидом. Готовые изделия легко поддаются полировке, достигая высокого внешнего сходства с цельнометаллическими изделиями.

_____

Помимо FDM технологии у нас есть возможность печатать из:

● Фотополиме́р или Светополимер (SLA, MJP)

Вещество, изменяющее свои свойства под воздействием света, чаще ультрафиолетового. До светового воздействия в основном мягкий и светочувствительный материал. Фотополимер применяется в стоматологическом протезировании для заполнения форм, в изготовлении типографских клише для штампов (печатей), микросхем и печатных плат и в других областях.

● Полиамид (SLS)

Конструкционный полимерный материал, обладающий хорошими прочностными и антифрикционными свойствами. Данный полиамид химически стоек к воздействию масел, бензина, спирта, слабых кислот, разбавленных и концентрированных щелочей, нетоксичен.

Металл (SLM)

Ti6Al4V, Нержавеющая сталь CL 20ES, марки 17-4-PH, AISI 630‎, Ti-6Al-4V/ВТ6, Ti-6Al-7Nb, Сталь 1,4404, (316L),1,2709, 1,2344, AlSi12, AlSi10Mg, AlMg4,5Mn0,4, Inconel 718, CoCr, ЭП741НП, ВВ751П, RENE95 (отечественные) и другие по запросу.

_____

Если Вы не нашли подходящий Вам материал, Вы можете уточнить его наличие, характеристики и возможность печати у специалиста в Studia3D по телефону +7 (495) 665-93-34

Отмечено