ВсеИнструменты.ру
Содержание
Пластик для 3D-принтера выбирают с учетом свойств готовой детали и возможностей самого принтера. От материала зависят прочность, гибкость и термостойкость изделия, а для деталей, которые используют на улице или во влажной среде, важны также устойчивость к влаге и ультрафиолету.
Разные виды пластика требуют разных условий печати. Одни подходят для большинства бытовых FDM-принтеров, другим нужны более высокая температура сопла и стола, стабильный нагрев или закрытая камера. Если принтер не поддерживает нужный режим, материал будет сложно напечатать качественно.
В статье разберем основные виды пластика для FDM-печати, их свойства, требования к печати и назначение.
Для первых проектов, макетов и фигурок выбирайте PLA: он печатается при 190 – 220 °С и почти не дает усадки. Для функциональных деталей в доме, которые переносят удары и влагу, подойдет PETG. Для деталей на улице берите ASA: он не разрушается от ультрафиолета и выдерживает нагрев до 90 – 100 °С. Гибкие изделия печатают из TPU, а шестерни и втулки из нейлона. ABS, ASA, нейлон и поликарбонат требуют закрытой камеры, поэтому перед покупкой проверьте возможности своего принтера.
В FDM-принтерах используют филамент – пластиковую нить, которую сопло расплавляет и послойно укладывает на платформу. Филамент продают на катушках массой 0,5 – 1 кг. Стандартный диаметр нити 1,75 мм, реже встречается 2,85 мм. Нить одного диаметра в принтер другого формата не пойдет, поэтому сначала проверьте, на какую толщину рассчитан ваш экструдер.
Материалы различаются температурой печати, усадкой при остывании и свойствами готовой детали. Одни легко освоить новичку, другим нужны закрытая камера, сопло с нагревом до 280 – 300 °С или стальное сопло.
| Материал | Для каких задач подходит |
| PLA | Макеты, фигурки, прототипы, декор, органайзеры для дома |
| PETG | Корпуса, держатели, кронштейны, контейнеры, детали для ванной и кухни |
| ABS | Технические детали с ударной нагрузкой, корпуса приборов, детали для салона машины |
| ASA | Уличные крепления, корпуса датчиков, детали для сада и фасада |
PLA, или полилактид, делают из растительного сырья, например кукурузного крахмала. Это самый простой материал для FDM-печати: он печатается при 190 – 220 °С, стол греют до 50 – 60 °С или не греют вовсе. Усадка при остывании составляет около 0,3%, поэтому даже крупные модели редко отрываются от платформы по углам.
PLA хорошо передает мелкие детали, продается в сотнях цветов и почти не пахнет при печати. Поэтому на нем учатся и печатают макеты, фигурки, органайзеры, прототипы корпусов и декоративные элементы.
Главное ограничение – теплостойкость. PLA начинает размягчаться уже при 55 – 60 °С. Держатель телефона из PLA на лобовом стекле летом деформируется за один день: салон на солнце нагревается до 60 – 70 °С. По той же причине PLA не подходит для деталей рядом с батареей, лампой или двигателем.
PETG – родственник материала пластиковых бутылок, в который добавили гликоль для лучшей печати. Он прочнее и гибче PLA: при ударе деталь не раскалывается, а слегка прогибается. Печатают его при 220 – 250 °С, стол греют до 70 – 85 °С.
PETG не боится влаги и многих бытовых моющих средств, выдерживает нагрев примерно до 70 °С. Поэтому из него печатают держатели для ванной, кронштейны, корпуса, контейнеры, детали для кухни и дачи.
Сложность PETG – тонкие нити между частями модели, их называют паутиной. Материал долго остается вязким после выхода из сопла и тянется за ним при перемещениях. Уменьшить паутину помогают снижение температуры на 5 – 10 °С, настройка ретракта, то есть обратного втягивания нити, и увеличение скорости холостых перемещений. Еще одна особенность: PETG очень крепко прилипает к гладкой поверхности PEI и может вырвать кусок покрытия. На такой стол наносят тонкий слой клея-карандаша.
ABS прочнее PLA на удар и выдерживает нагрев до 95 – 100 °С. Из него делают корпуса бытовой техники и детали конструктора LEGO. При печати из ABS получают технические детали, корпуса приборов и элементы для салона автомобиля.
Главная сложность ABS – усадка 0,5 – 0,8% при остывании. Нижние слои остывают быстрее верхних, и углы модели поднимаются над столом. На крупных деталях слои расходятся трещинами. Чтобы этого избежать, нужны:
При печати ABS выделяет пары стирола с резким запахом. Печатайте в проветриваемом помещении, лучше с закрытой камерой и фильтром, и не ставьте принтер в спальне или детской.
ABS имеет смысл выбирать, когда свойств PLA и PETG не хватает, а принтер рассчитан на требовательные материалы.
ASA по свойствам близок к ABS: печатается при 240 – 260 °С, выдерживает нагрев до 90 – 100 °С. Главное отличие – устойчивость к ультрафиолету. ABS на солнце за один-два сезона желтеет и становится хрупким, а ASA сохраняет цвет и прочность годами.
Из ASA печатают уличные крепления, корпуса датчиков и камер, детали для сада, автомобильные детали снаружи кузова.
ASA тоже дает усадку при неравномерном остывании. Для крупных моделей нужны закрытая камера и стол с нагревом до 90 – 110 °С. Пахнет ASA при печати меньше, чем ABS, но проветривание все равно нужно.
TPU – термопластичный полиуретан, из которого печатают гибкие детали. Готовое изделие сгибается, сжимается и возвращается в исходную форму. Из него делают чехлы для телефонов, амортизаторы, прокладки, уплотнители, ножки для мебели и техники, колеса для роботов.
Мягкость TPU обозначают по шкале Шора. Самый распространенный вариант – 95A, по жесткости он похож на подошву кроссовки. Филамент 85A мягче, напоминает резиновый ластик. Чем мягче материал, тем сложнее его печатать.
Мягкая нить при подаче изгибается и сминается между шестерней экструдера и соплом. Поэтому TPU надежно печатается только на принтерах с директ-экструдером, где механизм подачи стоит прямо над соплом. Скорость печати снижают до 15 – 30 мм/с, ретракт уменьшают или отключают, сопло греют до 210 – 240 °С.
Перед покупкой TPU проверьте:
Кроме PLA, PETG и ABS есть инженерные пластики для деталей с особыми требованиями к прочности, износостойкости и температуре. Большинство из них требует закрытой камеры, сопла с нагревом выше 260 °С и сушки перед печатью.
Нейлон, или PA, прочный, износостойкий и хорошо переносит удары. Поверхность деталей из нейлона скользкая, поэтому из него печатают шестерни, втулки, петли, защелки и другие детали, которые трутся друг о друга. Температура печати 240 – 280 °С.
Нейлон сильнее всех материалов впитывает влагу из воздуха: открытая катушка за сутки набирает достаточно воды, чтобы печать пошла с треском и пузырями. Перед печатью его сушат при 70 – 80 °С в течение 6 – 12 часов и печатают прямо из сушильного бокса.
Поликарбонат, или PC, сочетает прочность, жесткость и теплостойкость до 110 – 130 °С. Из него печатают корпуса для электроники, детали рядом с нагревательными элементами и механические узлы под нагрузкой. Для печати нужны сопло до 260 – 310 °С, стол до 100 – 120 °С и закрытая камера. На домашних принтерах поликарбонат печатают редко.
Полипропилен, или PP, легкий, химически стойкий и гибкий. Он выдерживает многократные изгибы, поэтому из него делают крышки-защелки и емкости для бытовой химии. Главная сложность – адгезия: полипропилен почти не прилипает к обычным покрытиям стола. Для печати используют специальную полипропиленовую ленту на платформе. Усадка у материала большая, и крупные детали коробятся.
Перед покупкой инженерного пластика проверьте, до какой температуры греется сопло и стол вашего принтера и есть ли у него закрытая камера.
В композитные филаменты добавляют короткие углеродные или стеклянные волокна, древесную муку или металлический порошок. Добавки меняют жесткость, прочность и внешний вид готовой детали.
Углеволокно и стекловолокно повышают жесткость PLA, PETG, нейлона и других материалов. Деталь из PETG-CF меньше гнется под нагрузкой и меньше дает усадку. Такие материалы обозначают буквами CF (углеволокно) или GF (стекловолокно) после названия основы.
Волокна абразивны. Обычное латунное сопло стачивается уже после нескольких сотен граммов такого филамента: отверстие расширяется, и качество печати падает. Для композитов ставят сопло из закаленной стали или с рубиновым наконечником, диаметром 0,4 – 0,6 мм. Узкое сопло 0,2 – 0,3 мм волокна быстро забивают.
Филаменты с древесным и металлическим наполнителем выбирают ради внешнего вида. Изделие из «деревянного» PLA можно шлифовать и покрывать морилкой, а из PLA с медным порошком – полировать до блеска. Прочность у таких материалов ниже, чем у чистого PLA.
Прозрачный филамент выпускают на основе PETG, PLA и поликарбоната. Но деталь после FDM-печати не становится прозрачной как стекло: между слоями остаются микрозазоры, которые рассеивают свет. Обычно получается полупрозрачное изделие, как матовое стекло.
Прозрачность повышают тонкие стенки, 100% заполнение, температура на 10 – 15 °С выше обычной и низкая скорость печати. Чем меньше воздуха остается между слоями, тем меньше мутность.
Для декора выпускают матовые, шелковистые, металлизированные, светящиеся в темноте и меняющие цвет материалы. Шелковистый PLA дает глянцевый блеск, но слои у него слабее связаны между собой, поэтому для нагруженных деталей он не подходит.
Если изделие должно выполнять функцию, сначала выберите материал по свойствам, а цвет и фактуру уже после этого.
Пластики отличаются двумя группами свойств. Первая описывает поведение материала при печати: температура сопла и стола, усадка, чувствительность к влаге. От нее зависит, сможет ли ваш принтер вообще работать с этим материалом. Вторая группа описывает готовую деталь: прочность, гибкость, теплостойкость, устойчивость к влаге и ультрафиолету. От нее зависит, прослужит ли деталь в нужных условиях.
| Материал | Температура сопла и стола, теплостойкость |
| PLA | Сопло 190 – 220 °С, стол 0 – 60 °С, деталь размягчается при 55 – 60 °С |
| PETG | Сопло 220 – 250 °С, стол 70 – 85 °С, деталь держит до 70 °С |
| ABS | Сопло 230 – 260 °С, стол 90 – 110 °С, деталь держит до 95 – 100 °С |
| ASA | Сопло 240 – 260 °С, стол 90 – 110 °С, деталь держит до 90 – 100 °С |
Точные значения зависят от производителя, их указывают на катушке и в карточке товара.
Сравнение по одному свойству всегда неполное. PLA жесткий и прочный на разрыв, но хрупкий при ударе и мягкий при нагреве. ABS держит температуру, но требует закрытой камеры. PETG универсален, но оставляет паутину. Поэтому материал выбирают по сочетанию свойств и назначению детали.
Выбор начинают с назначения детали. Сначала определяют, где она будет работать и какую нагрузку выдержит, затем проверяют, может ли принтер печатать нужным материалом.
Чтобы понять, какой пластик для 3D-печати для чего подходит, ориентируйтесь на назначение детали.
Прочность детали складывается из нескольких свойств: сопротивления удару, изгибу, растяжению, сжатию и трению. Для бытовых креплений хватает PETG. Для деталей, которые получают удары, подходят ABS и ASA. Для шестерен и втулок, которые трутся, выбирают нейлон.
Не меньше влияет конструкция модели. Деталь из FDM-принтера слабее всего поперек слоев: при нагрузке она разламывается по границе между ними. Поэтому модель ориентируют так, чтобы основная нагрузка шла вдоль слоев. Еще один прием – увеличить число стенок с 2 до 4 – 5. Это часто дает больше прочности, чем заполнение 100%, и расходует меньше пластика.
Иногда изменение ориентации или толщины стенок дает больший эффект, чем переход на более дорогой филамент. Перед печатью ответственной детали сделайте тестовый образец и проверьте его на излом.
Если деталь стоит рядом с нагревателем, в автомобиле или на открытом солнце, сравните температуру ее работы с теплостойкостью материала. Летом в салоне машины бывает 60 – 70 °С, на приборной панели под стеклом – до 80 – 90 °С.
PLA в таких условиях деформируется. PETG выдерживает около 70 °С, этого может не хватить для приборной панели. ABS и ASA держат 90 – 100 °С, поликарбонат – до 110 – 130 °С.
Учитывайте продолжительность нагрева. Кратковременный контакт с горячим предметом деталь переживет, а постоянная температура у предела теплостойкости под нагрузкой постепенно ее деформирует. Выбирайте материал с запасом в 10 – 20 °С.
На улице на деталь действуют ультрафиолет, перепады температуры от -30 до +60 °С, дождь и ветер. Лучше всего с такими условиями справляется ASA: он не выцветает и не становится хрупким от солнца.
PETG тоже используют для наружных деталей, если они стоят в тени или их можно заменить через 1 – 2 сезона. На солнце PETG со временем мутнеет и теряет прочность.
PLA для постоянной работы на улице не подходит. Темная деталь на солнце нагревается выше 60 °С и деформируется, а влага со временем разрушает материал.
Не каждый принтер может печатать любым пластиком. Перед покупкой катушки проверьте характеристики своего оборудования.
Если принтер не рассчитан на нужную температуру, нить может физически пройти через сопло, но слои будут плохо спекаться, а деталь выйдет хрупкой. Катушка инженерного пластика в таком случае будет лежать без дела.
Даже материалы одного типа от разных производителей отличаются рекомендуемыми режимами. Перед покупкой изучите информацию на упаковке и в карточке товара.
Производитель указывает диапазон, например 200 – 220 °С. Точное значение подбирают под свой принтер: чем выше скорость печати и сильнее обдув, тем ближе к верхней границе. При слишком низкой температуре слои плохо спекаются, и деталь ломается по границе между ними. При слишком высокой появляются наплывы, паутина и размытые мелкие детали.
Нагрев стола удерживает первый слой на платформе. Для PLA хватает 50 – 60 °С, для ABS и ASA нужны 90 – 110 °С. Если стол недогрет, края модели отрываются от поверхности. При перегреве нижние слои расплываются, и на основании модели появляется утолщение, которое называют слоновьей ногой.
Стандарт – 1,75 мм. Важен не только номинал, но и допуск: у качественного филамента отклонение по длине катушки не больше ±0,02 – 0,03 мм. При допуске ±0,05 мм и больше подача становится неравномерной, и на стенках модели появляются полосы и пропуски.
Многие пластики впитывают влагу из воздуха. Сильнее всего это касается нейлона, TPU и PETG, меньше – PLA. Во время печати вода в нити вскипает в сопле: слышен треск, на поверхности появляются пузырьки и шероховатость, слои хуже спекаются. Перед печатью такой материал сушат в сушилке для филамента при температуре из рекомендаций производителя.
Начинать проще с PLA. На нем удобно отработать калибровку стола, настройку первого слоя, температуры и скорости без усадки, запаха и паутины. Для первой печати выбирайте качественный PLA известного производителя: дешевая катушка с плавающим диаметром может дать брак, который новичок примет за ошибку настройки.
Когда базовые настройки освоены, переходите к PETG. Он дает прочные функциональные детали, но требует внимательного подбора температуры и ретракта. ABS, ASA, TPU, нейлон и поликарбонат осваивают постепенно, по мере задач и возможностей принтера.
Для регулярной домашней печати обычно хватает трех материалов: PLA для макетов и прототипов, PETG для функциональных деталей и TPU для гибких. Если нужны детали для улицы, добавьте ASA. Сразу покупать инженерные пластики не стоит: без закрытой камеры и высокотемпературного хотэнда катушка будет лежать без применения.
Перед печатью осмотрите нить: на ней не должно быть перегибов, узлов и загрязнений. Катушку установите так, чтобы она вращалась свободно. Если держатель тормозит катушку, экструдер не успевает протянуть нить, и на модели появляются пропуски.
Если филамент хранился открытым во влажном помещении, сначала высушите его. После этого напечатайте небольшой тестовый образец: он покажет, как материал спекается и держится на столе, без риска испортить многочасовую модель.
Рекомендации на катушке – это отправная точка, а не готовый профиль. На результат влияют температура в комнате, обдув, скорость, высота слоя, сопло и покрытие стола.
Меняйте параметры по одному. Если слои плохо спекаются, повысьте температуру на 5 °С или снизьте скорость. Если появилась паутина, уменьшите температуру и настройте ретракт. Удобно напечатать температурную башню – тестовую модель, где каждый ярус печатается при своей температуре. По ней видно, при каком значении материал ведет себя лучше.
Когда получен стабильный результат, сохраните профиль в слайсере. В следующий раз с той же катушкой настраивать ничего не придется.
Первый слой держит всю модель на столе. Если сопло слишком высоко, нить ложится круглыми валиками и не прилипает. Если слишком низко, пластик размазывается тонкой пленкой, а сопло царапает покрытие.
Перед печатью откалибруйте стол: зазор между соплом и поверхностью должен быть примерно 0,1 мм, это толщина листа офисной бумаги. Обезжирьте стол изопропиловым спиртом: отпечатки пальцев заметно ухудшают прилипание. Для PETG на гладком покрытии и для ABS используют клей-карандаш, для полипропилена – специальную ленту.
После печати деталь часто нужно зачистить от поддержек, отшлифовать, просверлить или подогнать по размеру. Материалы обрабатываются по-разному.
PLA легко шлифуется, но при быстром сверлении плавится от трения. Сверлите на низких оборотах и делайте паузы. PETG вязкий: при шлифовании он не пылит, а скатывается. Лучше работать мокрой наждачной бумагой.
ABS хорошо обрабатывается механически, а еще его можно сгладить парами ацетона. Поверхность становится глянцевой, линии слоев исчезают. Работают с ацетоном в закрытой емкости, в проветриваемом помещении, вдали от огня. ASA сглаживают так же.
Если деталь должна иметь точные размеры, закладывайте в модели отверстия на 0,2 – 0,3 мм больше нужного или сверлите их после печати. Отверстия при FDM-печати получаются меньше расчетного из-за растекания пластика.
После вскрытия упаковки катушка начинает впитывать влагу. Храните ее в герметичном контейнере или боксе с силикагелем, при влажности ниже 20 – 30%. Индикатор влажности в боксе покажет, когда осушитель пора менять или сушить.
Особенно строго храните нейлон, TPU и PETG. PLA менее чувствителен, но и он через несколько месяцев на открытом воздухе становится хрупким: нить ломается прямо в трубке подачи.
Если материал набрал влагу, высушите его в сушилке для филамента. Ориентиры такие: PLA – от 45 до 55 °С, PETG – от 60 до 65 °С, ABS и ASA – от 70 до 80 °С, нейлон – от 70 до 80 °С в течение 6 – 12 часов. Не превышайте рекомендованную температуру: при перегреве катушка деформируется, а нить слипается витками.
Дешевая катушка часто имеет неровный диаметр и влажную нить. Модели выходят с полосами и пропусками, часть уходит в брак. В итоге расход пластика и времени оказывается больше, чем экономия. Покупайте филамент с указанным допуском диаметра и в вакуумной упаковке с осушителем.
Катушка ABS на принтере без камеры даст треснувшие детали, а нейлон на хотэнде с тефлоновой трубкой не расплавится нормально. Перед покупкой сравните требования материала с максимальной температурой сопла и стола, типом экструдера и наличием камеры.
Высокая прочность не означает устойчивость к солнцу, а простота печати не гарантирует теплостойкость. Держатель из прочного PLA поплывет в машине, а крепление из ABS на улице станет хрупким. Проверяйте все условия, в которых будет работать деталь.
Влажная нить дает пузыри, шероховатость и слабое спекание слоев. Деталь выглядит нормально, но ломается при небольшой нагрузке. Храните катушки в герметичном боксе и сушите перед печатью, если услышали треск из сопла.
Среди доступных для домашней печати самые прочные – нейлон и поликарбонат, особенно с углеволокном. Но им нужны закрытая камера и сопло с нагревом до 260 – 300 °С. На обычном принтере прочные бытовые детали лучше печатать из PETG.
Сам полилактид считается безопасным, но напечатанная деталь не подходит для еды. Между слоями остаются микрощели, где размножаются бактерии, а латунное сопло может содержать свинец. Для контакта с продуктами выбирайте филамент с соответствующим сертификатом и покрывайте деталь пищевым лаком.
Небольшие детали размером до 5 – 7 см напечатать можно, если в комнате нет сквозняков. Крупные модели без камеры почти всегда отрываются от стола по углам и трескаются между слоями. Камера с фильтром к тому же уменьшает запах стирола.
Во время печати из сопла слышен треск или щелчки, на поверхности появляются пузырьки и шероховатость, растет паутина. PLA при этом становится хрупким и ломается в трубке подачи. Такой филамент нужно высушить перед печатью.
Для деталей в салоне подойдут ABS и ASA: они выдерживают нагрев до 90 – 100 °С. Для деталей снаружи кузова лучше ASA, потому что он не разрушается от солнца. PLA и PETG в машине летом деформируются.
Слайсер показывает расход в граммах и метрах перед печатью. Небольшая фигурка высотой 10 см при заполнении 15% весит 20 – 40 г, а катушки 1 кг хватает на 25 – 50 таких моделей.
Виды пластика для 3D-принтера различаются прочностью, гибкостью, теплостойкостью и сложностью печати. PLA удобен для прототипов и декора, PETG подходит для большинства бытовых функциональных деталей, ABS и ASA рассчитаны на нагрев и удары, TPU используют для гибких изделий, нейлон и поликарбонат – для технических задач.
Выбор начинайте с назначения детали. Затем определите нагрузку, температуру, воздействие влаги и солнца, проверьте возможности принтера и только после этого выбирайте конкретный филамент. Такой порядок помогает не переплачивать за ненужные свойства и не выбрасывать неудачные отпечатки.
Пластик для 3D-принтера вы можете подобрать в рубрике на нашем сайте. У нас также представлены другие расходные материалы к оборудованию.
Как вам статья?
