Самый крепкий пластик для 3д принтера. Расходные материалы

Все виды расходников для 3д-принтеров. Внимательно читайте и оставляйте отзывы — материалы проходят тщательную проверку на качество. Такого количества разнообразных пластиков вы больше нигде не найдете. Мы держим низкие цены на качественные материалы, многие из пластиков уникальны.

НАБОРЫ

Наборы материалов для начинающих — разные виды пластика в комплектах со скидкой. Наборы по 10 метров для дизайнеров и инженеров. Наборы ABS, PLA, SBS, PETG со скидкой 4 по цене 3.

ABS

Ударопрочный, растворяется в ацетоне. Применяется повсеместно в быту и промышленности: от деталей автомобилей, до корпусов бытовой и промышленной техники.

HIPS

Мягкий, легко подвергается обработке. Устойчив к химии и перепадам температур. Может использоваться как материал поддержки.

ABS+PC

Специальный инженерный пластик, ударопрочный аморфный материал, сочетает в себе лучшие черты двух термопластиков: прочность и термостойкость PC и универсальность материала ABS.

FLEX

Гибкий материал, объединяющий в себе свойства резины и пластика. Эластичный пластик для 3D-принтера.

NYLON

Напечатанные нейлоном 3D-объекты исключительно долговечны, они также невероятно прочны на разрыв. У нейлона очень низкий коэффициент трения.

PVA

Главным свойством PVA является растворимость в воде. Твердое бесцветное прозрачное нетоксичное вещество, не имеет запаха. PVA-пластик нетоксичен и поддаётся биологическому разложению.

ASA

АСА-пластик стоек к действию УФ-излучения. Предназначен для изготовления плафонов ламп, наружных деталей автомобилей, светотехнических изделий.

. PLA или полимер молочной кислоты представляет собой термопластичный полиэфир. Он довольно прочен, однако размягчается при сравнительно низких температурах (приблизительно 60 °C), что ограничивает возможности его применения. Так как отсутствует необходимость в подогреве платформы печати, то этот материал является оптимальным выбором для большинства 3D-принтеров. В промышленности PLA используется для производства ряда изделий, начиная от пакетиков для чая и заканчивая контейнерами для хранения пищи.
PLA Min-Max (°C): Экструдер 190-240; Стол 0-70.

. ABS является термопластом нефтяного происхождения. Он аморфен, так что у него нет истинной температуры плавления, вместо этого при повышении температуры материал становится всё более и более мягким. Он устойчив по отношению ко многим кислотам и алкоголю, но растворим в ацетоне. Он лёгок и плавится при более высоких температурах, а также он прочнее, чем на PLA. На нём труднее печатать, чем на PLA, и часто он не имеет такой же качественной поверхности как PLA. В промышленности он используется для производства шлемов, спортивные каноэ и конструкторов Lego. Печатать можно только в проветриваемых помещениях, и кроме этого необходимо ответственно подходить к утилизации.
ABS Min-Max (°C): Экструдер 200-275; Стол 100-130.

. SBS Прочность, пластичность и термостойкость делают из него материал, которому часто отдается предпочтение в инженерных и механических приложениях. Модуль упругости гораздо меньше, чем у ABS. То есть, напечатанные детали получаются более гибкими. Удлинение при разрыве >250%. Нить, в отличие от ABS, не ломается, не говоря о PLA, который наиболее хрупкий из рассматриваемых материалов. SBS имеет гибкую структуру. Он не обломится и не оборвется при печати. Даже если пруток в ваш экструдер подается под углом в 90 градусов! Материал прозрачен (93% светопропускания). Окрашивание материала дает очень красивый эффект.
SBS Min-Max (°C): Экструдер 200-220; Стол 0-70.

. HIPS является нефтехимическим синтетическим полимером. Полистирол часто встречается в нашей повседневной жизни в виде пенополистироловых контейнеров, например - контейнеров для йогуртов. Изделия из материала HIPS более хрупкие на излом чем из ABS/PLA/SBS, но качество печати часто оказывается лучше. Однако, в связи с тем, что он очень легко растворяется в лимонене (одном из элементов бытовой химии), то он в основном используется для печати структурной поддержки объектов со сложной геометрией, таким образом, что бы после печати его можно было легко удалить. Для основного материала при этом хорошо подходит ABS. Печатать следует в хорошо вентилируемом помещении. Подробнее о материале HIPS.
HIPS Min-Max (°C): Экструдер 200-275; Стол 100-130

. PVA или поливиниловый спирт, представляет собой водорастворимый синтетический полимер. В промышленности он используется для различных химических целей, производства рыболовных приманок и текстильных изделий. Материал нетоксичен и поддаётся биологическому разложению. Так как он растворим в воде, то он идеально подходит для печати вспомогательных структур в объектах со сложной геометрией, которые затем можно легко удалить в ванне с тёплой водой. Комбинируется с PLA, так как их температурные режимы и условия печати схожи.
PVA Min-Max (°C): Экструдер 160-200; Стол 0-70. !! При температурах более 210 °С, PVA превращается в смолу, способную полностью вывести из строя экструдер!

. POM Полиацеталь (другое название - полиформальдегид) представляет собой высокотехнологичный термопластичный синтетический полимерный материал, отличающийся высокими показателями упругости при растягивающих и изгибающих нагрузках. Материал обладает отличными антифрикционными свойствами и характеризуется высокой устойчивостью к воздействию органических растворителей.
POM Min-Max (°C): Экструдер 25 0-280 ; Стол 100-130

. PA (NYLON, ПОЛИАМИД) Нейлон является очень распространённым синтетическим термопластичным полимером, который в последнее время стали применять в 3D-печати. Он твёрдый, прочный и гибкий, но его трудно использовать, потому что ему часто требуется более высокая температура и, как правило, внешняя система вентиляции. Нейлон безопасен для использования в медицинских целях и может быть окрашен для придания отпечаткам дополнительной яркости.
PA Min-Max (°C): Экструдер 235 -260 ; Стол 100-130

. PC или поликарбонат представляет собой очень прочный и прозрачный синтетический полимер. Он используется для изготовления ряда изделий: от стёкол кабин истребителей до кувшинов для охлаждения воды. Он также может быть изогнут и сформирован пока находится в холодном состоянии, подобно тонколистовому металлу. Его весьма интересно использовать для 3D-печати в связи с его очень жёсткими свойствами. Печатать следует в вентилируемом помещении.
PC Min-Max (°C): Экструдер 270-305; Стол 100-130

. PET-G Полиэтилентерефталат, также известен как "полиэстер", является очень распространенным полимером. Имеет высокую степень прозрачности. Широко используется в производстве начиная от текстильных изделий и бутылок и заканчивая термостойкими космическими одеялами и парусами. ПЭТ обычно поставляется в чистом виде, однако некоторые бренды предлагают цветные глянцевые варианты. У него высокая механическая прочность, он более химически- термостоек.
PET-G Min-Max (°C): Экструдер 210-235 ; Стол 45-60

. FLEX , TPE или TPU - Полиуретаны или термопластичные эластомеры представляют собой комбинацию полимеров с термопластичными и резиновыми характеристиками, которые обеспечивают сшитую микроструктуру полимера. Как правило, FLEX является мягким и гибким материалом, иногда даже пружинистым. В промышленности используются для производства наушников, гусениц снегоходов. В 3D-печати следует использовать там, где гибкость и прочность являются главными требованиями. Печать с некоторыми марками мягких эластомеров может вызвать затруднения, так как им требуется много тепла, в то же время некоторые марки печатаются относительно легко.
FLEX Min-Max (°C): Экструдер 210-230 ; Стол 0-100

. RUBBER, KAUCHUK — Резиновый, гибкий и эластичный материал. Cинтетические эластомер, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины. Более гибкий и тянущися чем FLEX Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин. С помощью него вы сможете распечатать привычные модели с новыми свойствами: обувь, маски, чехлы для телефона, инженерно-технические изделия, декоративные элементы и предметы повседневного использования.
Температура RUBBER/KAUCHUK Min-Max (°C): Экструдер 22 0-240 ; Стол 100-120

КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

. ДЕРЕВО Colorfabb WoodFill. Древесные материалы обычно имеют те же характеристики печати, что и PLA. Недавно целый ряд компаний экспериментировал для целей 3D-печати с различными сочетаниями древесных волокон (как правило, в виде порошка из продуктов переработанной древесины) и термопластов. И всё же этот метод традиционно использовался для изготовления таких вещей, как деревянные панели на автомобилях. Печать проходит в сочетании со сладким древесным запахом. Полученный в результате печати объект можно шлифовать и отделывать как настоящее изделие из дерева, именно это и делает данный материал столь популярным.
WOOD Min-Max (°C): Экструдер 170 -210 ; Стол 0-50

. БРОНЗА Colorfabb BronzeFill материал на основе PLA/PHA, с содержанием до 80% бронзового порошка. Материал в 4 раза тяжелее PLA. Относительная плотность 4 гр/см3, и на вид как настоящий металл. Шлифовка и полировка полученного изделия заставят бронзовые частички заблестеть.
BRONZE Min-Max (°C): Экструдер 195 -220 ; Стол 0-50

При использовании композитных материалов (состоящих из двух или более компонентов) — Рекомендуемый диаметр сопла не менее 0.4 мм. Чем меньше сопло — тем выше шанс забитого сопла.

В статье рассмотрены материалы для 3D печати, представлены удобные таблицы для сравнения их основных характеристик. Узнайте больше о PLA, ABS, PETG, Metal, Wood и 20 других материалах для печати!

Благодаря своей доступности и активному open-source движению,3D принтеры уже есть везде - в офисах, в домах, в школах, на производствах.

Самые распространенные материалы для 3D печати - термопластики PLA и ABS, но на самом деле список материалов можно продолжать очень долго. Эти материалы могут содержать нейлон, поликарбонат, полипропилен и многое другое. Есть материалы, которые проводят электричество и светятся в темноте!

Благодаря широкому ассортименту, можно создавать функциональные, красивые вещи. Для того, чтобы определиться с материалом, подходящим именно для вашего проекта, мы подготовили эту статью. Условно материалы разделены на стандартные, экзотические и профессиональные.

Стандартные материалы - сравнительная таблица

Экзотические материалы - сравнительная таблица

Профессиональные материалы - сравнительная таблица

Стандартные материалы для 3D печати

Кроме общей информации о каждом из материалов, в разделе представлено сравнение их свойств и рекомендации о том, в каких случаях лучше использовать тот или иной материал.

Заранее извиняемся перед читателями, которые уже имеют некоторое представление о материалах для 3D печати, так как некоторая часть информации может напоминать общий обзор.

PLA

PLA пластик - безусловный король в условиях домашней печати. Его чато сравнивают с ABS - второй по популярности - но все равно PLA значительно обгоняет ABS. И на то есть причины.

Первая и самая важная PLA пластиком легко печатать . Температура для печати PLA пластиком ниже чем ABS и он не так легко отрывается от основания, то есть использовать стол с подогревом не обязательно (хотя это однозначно поможет). Второе преимущество PLA он не воняет во время печати. В принципе, считается, что он без запаха, но на самом деле испарения присутствуют. Ну и последнее - это дружелюбный к окружающей среде материал, изготавливаемый из возобновляемых ресурсов, например, кукурузы.

Как и ABS, PLA является основой для многих экзотических материалов, например, проводящих электричество, светящихся в темноте или с содержанием дерева и металла.

Основные характеристики PLA пластика для 3D печати

• Прочность: высокая | гибкость: низкая | долговечность: средняя;
• Сложность использования: Низкая;
• Температура печати: 180°C - 230°C;
• Температура стола для печати: 20°C - 60°C (не обязательно);
• Усадка/деформации при охлаждении: минимальная;
• Растворим: Нет;

Когда стоит использовать PLA для 3D печати

В этом случае лучше поставить вопрос: Когда не стоит использовать PLA? В отличие от других материалов, PLA хрупкий, так что не стоит его использовать, если изделие будет изгибаться, сжиматься, часто падать. Например, не стоит делать чехлы для телефона или холдеры для инструментов. Также не стоит использовать для моделей, которые будут подвергаться воздействию высоких температур, так как модели из PLA начинает терять форму при 60°C и больше. Для всех остальных случаев PLA - отличный выбор. Например, модели, прототипы деталей и механизмов, контейнеры и т.п.

ABS

ABS занимает вторую строчку по популярности, после PLA. По своим свойствам ABS является своеобразным улучшением PLA, хотя печатать им гораздо сложнее. При этом, благодаря своим физическим свойствам, ABS пластики активно используются в производстве. Из этого материала изготавливают, например, кирпичики LEGO и шлемы для мотоциклов!

Изделия из ABS пластика обладают высоким сроком службы, выдерживают высокие температуры, но при этом для 3D печати надо поддерживать высокую температуру, пластик имеет свойство ужиматься при охлаждении, испарения при печати ABS пластиком вредны для организма. Печатать ABS пластиком надо с с использованием подогретого стола, в хорошо проветриваемом помещении.

Основные характеристики ABS пластика для 3D печати

• Температура печати: 210°C - 250°C;
• Температура стола для печати: 80°C - 110°C;
• Усадка/деформации при охлаждении: терпимая;
• Растворитель: Ацетон и его аналоги;
• Экологически безопасный: нет.

Когда стоит использовать ABS пластик для 3D печати?

Как уже упоминалось выше, ABS устойчив к ударам и высоким температурам. Он достаточно гибкий. Вместе эти характеристики делают ABS универсальным материалом, но основные его достоинства проявляются в изделиях, которые часто монтируются/демонтируются, могут роняться или разогреваются. Например, ABS пластики отлично подойдут для печати чехлов для телефонов, корпусов для электроприборов, можно печатать подшипники скольжения.

PETG, PET, PETT

Polyethylene terephthalate (PET) - самый распространенный вид пластика в мире. Вам он может быть знаком как полимер, используемый для бутылок из-под воды, контейнеров для еды.

"Чистый" PET редко используется для 3D печати, но его разновидность - PETG - достаточно распространенный материал. "G" означает “glycol-modified”, что делает материал чище, менее хрупким и, что самое важное, его проще использовать для 3D печати чем стандартный PET. PETG часто позиционируют как нечто среднее между ABS и PLA, два самых распространенных материала для 3D печати. PETG более пластичный и чем PLA и им легче печатать чем ABS пластиком.

Три пункта, которые следует помнить при использовании PETG:

1. PETG абсорбирует влагу из воздуха. Так как это негативно сказывается на последующем процессе 3D печати, убедитесь, что вы храните пластик в прохладном, сухом месте.
2. PETG усаживается во время печати, так что будьте особенно внимательны при печати первых слоев.
3. Хоть PETG и не хрупкий, он царапается сильнее ABS.

Polyethylene coTrimethylene Terephthalate (PETT) - вторая разновидность PET. Этот материал более жесткий чем PETG, обрел популярность из-за того, что прозрачный.

Основные характеристики PETG (PET, PETT):

• Прочность: высокая | гибкость: средняя | долговечность: высокая;
• Сложность использования: низкая;
• Температура печати: 220°C - 250°C;
• Температура стола для печати: 50°C - 75°C;
• Растворимый: нет;
• Экологически безопасный: Зависит от производителя.

Когда стоит использовать PETG пластик для 3D печати?

PETG достаточно универсальный материал с хорошей жесткостью и сопротивлением высоким температурам. Благодаря этому PETG отлично проявит себя для изготовления отдельных деталей для механизмов, машин, того же 3D принтера. Отлично подойдет для защитных изделий и корпусов.

Nylon

Нейлон - популярное семейство синтетических полимеров, которое используется в производстве. Это своеобразный тяжеловес в мире 3D печати. По сравнению с большинством других материалов, нейлон обладает самыми сбалансированными характеристиками жесткости, гибкости и сроком службы.

Еще одна уникальная характеристика этого материала - вы можете покрасить до или после печати. Один из основных недостатков - так же как и PETG, нейлон впитывает влагу, так что надо хранить его в прохладном, сухом месте.

Существует большое количество разновидностей нейлона, но чаще всего во время 3D печати используются марки 618 и 645.

Основные характеристики: нейлон

• Прочность: высокая | гибкость: высокая | долговечность: высокая;
• Сложность использования: средняя;
• Температура печати: 240°C - 260°C;
• Температура стола для печати: 70°C - 100°C;
• Усадка/деформация: терпимая;
• Растворимый: Нет;
• Экологически безопасный: Зависит от производителя.

Когда стоит использовать нейлон для 3D печати?

Приняв во внимание жесткость, гибкость и срок службы, нейлон стоит использовать для 3D печати инструментов, функционирующих прототипов, механических узлов (например, зубчатые колеса).

TPE, TPU, TPC

Как следует из названия, thermoplastic elastomers (TPE) - это гибкий, износостойкий материал. В связи с этим, TPE часто используют для изготовления медицинских приспособлений, частей автомобиля, бытовых принадлежностей.

На самом деле, TPE - это подкласс сополимеров, но его часто используют для коммерческого названия материалов для 3D печати. Мягкие, с хорошей растяжистью, эти материалы могут выдерживать нагрузки больше чем ABS и PLA. С другой стороны, 3D печать может вызвать трудности, так как TPE тяжело подавать через .

Thermoplastic polyurethane (TPU) - разновидность TPE. Материал, заслуживший отдельную популярность в 3D печати. По сравнению с TPE, TPU более жесткий. Следовательно, им легче печатать. Кроме того, он более износостойкий и более эластичный при низких температурах.

Thermoplastic copolyester (TPC) - еще одна разновидность TPE. Используется не так широко как TPU. Большинство характеристик схожи с TPE. Основные преимущества - лучшее сопротивление химическим и световым излучениям, большая термостойкость (до 150°C).

Основные характеристики: TPE, TPU, TPC (гибкий)

• Прочность: средняя | гибкость: очень высокая | долговечность: очень высокая;
• Сложность использования: средняя (TPE, TPC); низкая (TPU);
• Температура печати: 210°C - 230°C;
• Температура стола для печати: 30°C - 60°C (не обязательно использовать стол с подогревом);
• Усадка/деформация: минимальная;
• Растворимый: Нет;
• Экологически безопасный: Нет;

Когда стоит использовать TPE, TPU или TPC для 3D печати?

Используйте TPE или TPU для изделий, которые будут часто одеваться/сниматься. Если будущая модель должна растягиваться, сгибаться, - это идеальный вариант для TPE или TPU. Например, стоит печатать игрушки, чехлы для телефонов, части одежды или даже обувь как это показано на рисунке. TPC отлично подойдет для этих же целей, но особенно хорошо себя проявит в агрессивной среде, на улице.

PC

Поликарбонат (PC), помимо того что является самым прочным из всех рассмотренных в статье материалов для 3D печати, обладает высокой износостойкостью, высоким сопротивлением физическим воздействиям и термостойкостью. Выдерживает температуры до 110°C. Он прозрачный и благодаря этому свойству, его часто используют в пуленепробиваемых стеклах, защитных очках, электронных дисплеях.

Несмотря на схожие сферы применения, PC не стоит путать с акрилом или plexi-glass, которые трескаются и лопаются под нагрузкой. В отличие от этих двух материалов, PC относительно гибкий (хоть и не настолько гибкий как нейлон). Соответственно, он лучше реагирует на изгиб и не деформируется.

PC впитывает влагу из воздуха, так что хранить его надо в прохладном сухом месте.

Основные характеристики: PC (поликарбонат)

• Прочность: очень высокая | гибкость: средняя | долговечность: очень высокая;
• Сложность использования: средняя;
• Температура печати: 270°C - 310°C;
• Температура стола для печати: 90°C - 110°C;
• Усадка/деформация: терпимая;
• Растворимый: Нет;
• Экологически безопасный: Нет;

Когда стоит использовать PC для 3D печати?

Благодаря своим характеристикам PC - идеальный материал для деталей, которые должны сохранять форму и жесткость в средах с повышенной температурой, например, компоненты для электроприборов, механические узлы. Учитывая их прозрачность, их можно использовать для экранов, в проектах, связанных с освещением.

Экзотические материалы для 3D печати

Отдав должное уважение "Большой Шестерке", мы задобрили богов 3D печати и теперь можем рассмотреть кое-что повеселее!

Что делает представленные ниже материалы для 3D печати экзотическими и более веселыми? Что ж, в предыдущем разделе мы ориентировались на важных, но скучноватых характеристиках вроде жесткости, гибкости и т.п., а приведенные ниже материалы стали популярными по другим причинам - эстетика, композиция или необычные эффекты. Просто взгляните на следующий. Дерево? Круто, правда!

Wood

Вам интересно печатать модели, которые выглядят и на ощупь как дерево? Что ж, вы можете! Конечно, это не натуральное дерево, а PLA пластик с примесями деревянной стружки. Тем не менее, выглядит очень похоже.

Сегодня на рынке существует широкий ассортимент материалов wood-PLA для 3D печати. Среди них есть со "стандартными" примесями вроде сосны, березы, кедра, черного дерва и ивы, а есть и не обычные с примесями бамбука, черешни, кокосового, пробкового и оливкового деревьев.

Как и с другими материалами для 3D печати, есть причины, по которым печать деревом активно вышла ранок. Основные причины - эстетические и тактильные. Но это выливается в плохие показатели жесткости и гибкости.

Будьте аккуратны с температурой печати, так как перегрев может привести к выгоранию добавок дерева. Качественная пост обработка тоже важна, так как в подобных моделях мы ориентируемся именно на эстетический внешний вид.

Когда стоит использовать дерево для 3D печати?

Дерево стоит использовать когда вам не важны функциональные свойства, а нужен внешний вид. Если в дальнейшем напечатанное изделие просто будет стоять на столе или полке и радовать глаз - дерево подойдет. Например, статуэтки, награды и т.п. Одно из действительно интересных применений - создание масштабируемых моделей реальных архитектурных объектов.

Metal

Как и дерево, металл не является стопроцентным металлом. Это смесь металлического порошка и PLA или ABS. Но при этом напечатанные изделия на ощупь и на вид совсем как металлические! Даже по весу детали напоминают металлические изделия.

Бронза, латунь, медь, алюминий и нержавеющая сталь - это лишь одни из немногих разновидностей доступных на рынке материалов. Если вы хотите добиться максимального правдоподобия, стоит потратить время на пост обработку и отполировать напечатанные изделия.

Есть и большой недостаток. Гранулы металла являются своеобразным абразивом и в результате сопло экструдера изнашивается гораздо быстрее.

Большинство материалов для 3D печати на основании металла содержат около 50% металлического порошка и 50% PLA или ABS. Но есть и материалы, содержащие до 85% металла.

Когда стоит использовать металл для 3D печати?

Металл можно использовать и для практических и для эстетических целей. Статуэтки, модели и игрушки будут смотреться отлично. Можно изготавливать и инструменты, но не стоит их использовать с высокими нагрузками.

Biodegradable, bioFila

Биоразлагаемый вынесен в категорию экзотических так как его особенность не в стандартных характеристиках типа жесткости и т.п. Наверняка вы подтвердите, что после печати вы выкидываете кучу пластика по тем или иным причинам. Если вы используете, например, ABS, вы должны понимать, что этот материал не разлагается и загрязняет окружающую среду. Что ж, если вас это тревожит, то biodegradable материал - это то, что вам нужно.

Выше мы упоминали, что PLA тоже экологически чистый, но есть и другие материалы вроде twoBEars линейки bioFila и Biome3D от Biome Bioplastics.

Когда стоит использовать biodegradable материал для 3D печати?

Несмотря на основную цель своего существования, вы можете печатать детали отличного качества с использованием biodegradable материалов. Отличный вариант их применения - изделия, в которых нет особых требования по жесткости, гибкости, ударным нагрузкам. То есть, это отличный вариант для прототипов.

Conductive

С учетом того, как много жестких, гибких, термостойких материалов для 3D печати, неудивительно, что механические проекты повсюду. Но настало время и для электриков/компьютерщиков найти что-то для себя. Именно для этой категории людей производят токопроводящие материалы для 3D печати.

Добавление токопроводящего карбона в PLA и ABS дает возможность печатать низковольтные электрические цепи. Для этого достаточно совместить обычный PLA или ABS с токопроводящим материалом в 3D принтерах с двумя экструдерами.

Когда стоит использовать токопроводящий материал для 3D печати?

Хотя используется этот материал только для цепей с низким напряжением, горизонты его применения очень широки. Если вы хотите поэкспериментировать, попробуйте напечатать плату со светодиодами, сенсорами или даже Raspberry Pi! Если вы ищете что-то более специфическое, то можете изготовить джойстик, цифровую клавиатуру или трекпад.

Glow-in-the-Dark

Название говорит само за себя. Оставьте напечатанное изделие на свету и в темноте вы узрите зеленое свечение!

Естественно, оно не обязательно будет зеленым. Может быть голубым, красным, розовым, желтым или оранжевым. Но зеленый крутой...

Итак, как это работает? Все благодаря фосфоресцирующим материалам, смешанным с PLA или ABS. Благодаря этому материал может абсорбировать или излучать фотоны, которыя являются своеобразными маленькими световыми частичками. Именно поэтому ваши изделия будут светиться после только после облучения светом - они должны запастись энергией перед тем как ее излучать.

Для лучших результатов печатайте с тонкими стенками и небольшим наполнением.

Когда стоит использовать светящийся в темноте материал для 3D печати?

Светящиеся в темноте модели отличной подойдут в качестве элементов декора. Можно использовать для печати украшений, игрушек, статуэток.

Magnetic

Если вам недостаточно металла и токпроводящих материалов, можете поискать материалы со свойствами магнита. Эти материалы тоже изготавливаются на базе PLA или ABS пластиков, в которые добавляется обработанный металлический порошок. В результате он притягивается к магнитам.

Стоит обратить внимание, что, несмотря на название, фактически этот материал является ферромагнетиком. То есть, на него влияет магнитное поле, но собственного он не имеет. Другими словами, напечатанные модели будут притягиваться к магнитам, но сами они магнитами не будут.

Когда стоит использовать магнитные материалы для 3D печати?

Используйте магнитные материалы, когда вы хотите взаимодействовать с магнитами. Самый очевидный и простой пример - орнаменты для холодильника, но можно включить фантазию и использовать их для игрушек или инструментов.

Color-Changing

Помните футболки из 80-х, которые меняли цвет в зависимости от температуры тела? Или кольца, которые реагируют на настроение? В материал для 3D печати, который меняет цвет, заложена та же идея - смена цвета в зависимости от температуры.

Эти материалы меняют цвета между двумя. Например, от фиолетового к розовому, от синего к зеленому, от желтого к зеленому.

Как и другие экзотические материалы, материал со сменой цветов создается на базе PLA или ABS пластиков.

Когда стоит использовать материалы со сменой цвета для 3D печати?

Особых тактильных, физических или функциональных характеристик у этих материалов нет. Можно использовать в проектах, где подойдет PLA или ABS, но нужны дополнительные визуальные эффекты. Неплохими кандидатами для 3D печати могут стать чехля для телефонов, игрушки, контейнеры.

Профессиональные материалы для 3D печати

Приведенные ниже материалы отнесены в категорию профессиональные по двум причинам:

Во-первых, по сравнению с предыдущими, эти материалы для 3D печати используются реже. Чаще всего их применяют в производстве и в коммерческих целях, а не при печати в домашних условиях.

Во-вторых, многие из этих материалов обеспечивают специальную функцию, а не просто являются материалом для 3D печати. Например, это могут быть функции структурного суппорта или очистки экструдера.

Эти материалы для 3D печати могут быть очень полезными или предоставлять хорошую альтернативу некоторым приведенным выше.

Carbon Fiber

Когда материалы типа PLA, ABS, PETG и нейлона обогащаются карбоном, модель получается очень упругой и при этом легкой. Материалы с добавлением карбона отлично показывают себя в моделях со сложной структурой, которые используются в различных условиях окружающей среды.

Есть и недостаток - очень сильный износ сопла экструдера, особенно если сопло изготовлено из мягкого металла вроде сплавов на основании меди. 500 грамм карбона значительно увеличит диаметр сопла. Так что если вы не поклонник частой замены сопла, подумайте об использовании закаленного, изготовленного из более прочного материала.

Когда стоит использовать карбон для 3D печати?

Благодаря своим фантастическим показателям структурной жесткости и небольшому весу, карбон - отличный кандидат для механических узлов и корпусных изделий. Хотите заменить деталь вашей модели автомобиля или самолета? Если есть возможность, попробуйте использовать карбон.

PC ABS

Polycarbonate ABS alloy (PC-ABS) - это термопластик, сочетающий в себе жесткость и термостойкость поликарбоната и гибкость ABS. Эти материалы часто используются в автомобильной промышленности, электронике, телекоммуникациях. Это один из самых широко используемых термопластиков в мире.

Во время 3D печати модель будет обладать теми же преимуществами. Один большой недостаток поликарбонатов - сложность печати. Во-первых, PC-ABS является гигроскопичным, рекомендуется его выпекать перед началом печати. Во-вторых, для печати требуются высоки температуры (минимум - 260°C). В третьих, материалы на базе поликарбонатов имеют свойство деформироваться при охлаждении, так что температура стола тоже должна быть высокой (минимум 100°C).

HIPS

В коммерческом мире high impact polystyrene (HIPS) - это copolymer, который совмещает твердость полиэстра и эластичность rubber материала. Этот материал часто используется для упаковок и контейнеров. Например, для изготовления CD боксов.

В мире 3D печати HIPS выполняет другую роль. Во время 3D печати материал не может ложится в воздухе. Порой необходимы суппорт структуры и именно тут HIPS проявит себя как нельзя лучше. Если у вас два экструдера на принтере, вы можете использовать HIPS в паре с ABS. Просто заполняйте отверстия HIPS, а после завершения печати удалите его с помощью лимонной кислоты или бесцветным жидким углеводородом.

Старайтесь не использовать HIPS с другими материалами для 3D печати, кроме ABS, так как они могут быть повреждены лимонной кислотой. HIPS и ABS хорошо подходят так как у них похожая твердость, жесткость и примерно одинаковые требуемые температуры печати.

На самом деле, несмотря на частое применение в качестве суппорта, HITS - удобный материал для 3D печати сам по себе. От тверже ABS и PLA, усаживается меньше чем ABS. Он легко поддается обработке, хорошо клеится, отлично впитывает краску.

PVA

Polyvinyl alcohol (PVA) растворяется в воде. Именно это свойство и ценится при его коммерческом использовании.

Это же свойства используется во время 3D печати. PVA - отличный материал для суппорт структур если у вас принтер с двумя экструдерами. Основное преимущество PVA относительно HIPS - возможность печатать в паре не только с ABS. Обычно его используют с PLA или нейлоном.

Основной недостаток - сложность печати. Кроме того, его надо аккуратно хранить, так как даже атмосферная влага может повредить материал еще до начала печати.

Wax, MOLDLAY

Хотите напечатать что-то из настоящей латуни, олова или другого металла? Что ж, вы можете! Ну, почти... На самом деле вы будете печатать с использованием Wax материала для 3D печати. Но после нескольких дополнительных шагов ваша модель может обрести настоящую, сияющую металлическую жизнь!

Работает это примерно следующим образом:

1. Создайте копию вашего будущего изделия.
2. Окуните форму в материал и даете ему высохнуть.
3. Поместите все это в духовку. При высоких температурах wax расплавится, оставив a отверстия, в которые можно залить металл.

Основной игрок на рынке производителей wax материалов для 3D печати - это MOLDLAY от Kai Parthy CC Products. При использовании этого или подобных wax материалов, не забывайте, что они более мягкие чем обычные материалы для 3D печати. Кроме того, при их использовании вам, вероятно, придется модифицировать экструдер и покрыть стол дополнительным материалом для лучшей адгезии.

ASA

Безусловно, ABS - отличный материал, но у него есть свои недостатки. Поэтому производители ищут альтернативы. Одна из достойных альтернатив - acrylonitrile styrene acrylate (ASA), разработанный с целью быть менее подверженным влиянию окружающей среды. В связи с этим основная сфера его использования - автомобилестроение.

Кроме высоких параметров твердости, жесткости и относительной простоты печати, ASA имеет высокое сопротивление к химическим воздействиям, нагреву и, что самое важное, изменением формы и цвета. Изделия из ABS пластика имеют тенденцию to erode или желтеть со временем. В случае с ASA подобные проблемы отсутствуют. Так что скворечники и садовые гномы будут выглядеть одинаково и через пол года использования.

Еще одно небольшое преимущество ASA относительно ABS - меньшая усадка во время печати. Но все рано будьте аккуратны с режимами охлаждения - ASA может быть хрупким во время печати с слишком сильным охлаждением.

PP

Polypropylene (PP) гибкий, легкий, устойчив к химическим воздействиям и экологически безопасный, что объясняет его широкое использование в различных сферах - промышленные пластики, пищевые контейнеры, текстиль и даже банкноты.

К сожалению, как материал для 3D печати, PP не очень распространен, потому что им сложно печатать. У него сильная усадка и плохие показатели адгезии слоев. Если бы не это, PP наверняка составил бы серьезную конкуренцию PLA пластику.

Кстати, так как многие бытовые предметы изготовлены именно из PP, их можно переработать и превратить в новый материал для 3D печати. Но это скорее лирическое отступление, так как в домашних условиях сделать это непросто.

Acetal, POM

Polyoxymethylene (POM), также известный как acetal и Delrin, широко используется в производстве для подвижных узлов и деталей или деталей, требующих высокой точности изготовления. Это могут быть зубчатые колеса, подшипники, механизмы фокусировки камер и т.п.

POM отлично себя проявляет в приведенных выше изделиях благодаря твердости, жесткости, низкому износу, низкому коэффициенту трения. Кстати, именно последний пункт - низкий коэффициент трения, обеспечивает популярность POM. У большинства материалов в категории профессиональные есть одна проблема - существенная дистанция между применением в производстве и возможностями печати на 3D принтере в домашних условиях. Для POM эта дистанция меньше.

Если вы решили попробовать POM, учтите, что могут быть проблемы с первым слоем. Вероятно, придется использовать дополнительные средства улучшения адгезии стола для печати.

PMMA, Acrylic

Вы когда нибудь слышали про polymethyl methacrylate (PMMA)? Вероятно, нет. А что насчет акрила или Plexiglas? Все верно, речь пойдет именно о том материале, который который часто используется как облегченная, взрывоустойчивая альтернатива стеклу.

Жесткий, устойчивый к нагрузкам и ударам, прозрачный - используйте этот материал для всего, что должно пропускать свет, начиная от замены окна и заканчивая яркими игрушками. Главное, не изготавливайте модели, которые должны гнуться, так как это слабая сторона PMMA.

Печать PMMA может вызвать затруднения. Чтобы предотвратить усадку и обеспечить максимальную прозрачность, нужна высокая температура сопла. Желательно, чтобы ваш 3D принтер можно было закрыть корпусе для лучшей регулировки охлаждения.

Cleaning

В отличие от других материалов, cleaning используется не для печати объектов, а для очистки экструдеров. Его задача - удалить любой материал, оставшийся на экструдере после предыдущих 3D печатей. Очистка сопла - хорошая практика в целом. Но это особенно актуально, когда вы используете материалы с разними температурами печати или цветами.

В общем процедура заключается в ручной подаче и возврате cleaning материала в разогретое сопло, чтобы выдавить остатки предыдущего материала. Для более детальной инструкции по применению ознакомьтесь с инструкцией от производителя.

Несколько пунктов стоит выделить:

• "Температура печати" зависит от материала, который вы использовали до этого и от материала, который будете использовать в дальнейшем (cleaning материал стабилен в диапазоне от 150 and 280°C).
• Как правило, достаточно использовать до 10 см cleaning материала за раз.
• Существуют и другие методы очистки, включая популярную “cold pull” технологию, которая похожа на приведенную выше, но не требует специальный материал для очистки.

FPE

Flexible polyester (FPE) - это общее название материала для 3D печати, который совмещает в себе жесткие и мягкие. Эти материалы сравнимы с PLA, но более мягкие и гибкие. Две важные особенности FPE - хорошая адгезия слоев и относительно высокое сопротивление нагреву и химическим воздействиям. На рынке огромное количество FPE материалов разных сортов. Для того, чтобы как то их дифференцировать, можно ориентироваться на Shore value (например, 85A или 60D), в котором большее значение означает меньшую гибкость.

Ceramic, Clay

Насколько вы могли понять, пластики доминируют в мире материалов для 3D печати. Но есть и другие интересные материалы, большинство из которых рассмотрены выше. Остался последний материал, вошедший в наш обзор: керамика. Или, если быть более точным: clay ceramic.

Ceramic производится путем спекания сырья (чаще всего это глина). Экологически чистая, перерабатываемая и не проводящая влагу, керамика - отличный материал для производства чашек, тарелок и статуэток.

К сожалению, напечатать на любом 3D принтере не получится. На рынке представлено несколько моделей подобных 3D принтеров. Но цена кусается, так что лучше воспользоваться онлайн сервисами для печати.

Базовой наукой поставляющей производителям 3D-принтеров большую часть сырья для прототипирования по-прежнему остается углеводородная химия. На данный момент, очень сложно представить себе более практичный и дешевый «расходник» для создания прототипов, чем производные высокомолекулярный химической технологии. Однако, современные требования к экологической безопасности создаваемых изделий, заставляют исследователей искать все более совершенные биосовместимые вещества.

АБС-пластик (ABS)

У специалистов химиков известен, как акрилонитрилбутадиенстирол. Это вещество входит в широкую группу стирольных сополимеров. Аморфная структура материала, в купе с его высокой размерной стабильностью, наделят АБС-пластик ударопрочностью и хорошей эластичностью. В 3D-прототипировании порошок из этого вещества активно используется в технологиях печати методом экструзии (FDM). Модели, полученные из АБС-пластика крайне долговечны, но плохо переносят солнечные лучи. Получить объект высокой степени прозрачности из АБС так же не получится.

Поликапролактон (PCL)

Этот «близкий родственник» биоразлагаемых полиэфиров, является одним из самых популярных материалов для прототипирования. Главной «изюминкой» этого материала стала низкая температура плавления, которая в сочетании с быстрым затвердеванием и прекрасными механическими свойствами позволила поликапролактону стать серьезным конкурентом признанных лидеров рынка сырья для 3D-принтеров. Такой материал идеально подходит сразу нескольким технологиям 3D-печати (FDM, SLS, ZCorp). Кроме того, поликапролактон легко разлагается в человеческом организме и абсолютно безвреден для здоровья.

Полилактид (PLA)

Самый экологичный и биологически совместимый материал для 3D-печати. Этот поистине чудесный термопластичный полиэфир производится из отходов биомассы (силос кукурузы или сахарной свеклы). Он наделен всеми положительными свойствами своих собратьев, но имеет два очень существенных недостатка. Модели, изготовленные из этого вещества недолговечны, и при естественных условиях постепенно разлагаются. И стоимость производства этого сырья, а значит и его цена в магазине очень высока. Полилактид может быть заправлен в принтеры, использующие FDM и SLS технологии.

Полиэтилен низкого давления (HDPE)

Вещество, формулу которого каждый выпускник старших классов видел в учебнике по химии. Являясь самым распространенным видом пластмассы в мире, этот материал просто не мог не попасть в руки к разработчикам 3D-принтеров. Рассказывать много о свойствах полиэтилена нет смысла. Подавляющее большинство пользователей видели или держали в руках полиэтиленовую пленку, бутылку, канистру, трубу и т.д. В прототипировании этот материал является признанным лидером. Благодаря обширным физическим свойствам полиэтилена, которые зависят от способа его производства, ему «по плечу» любая технология 3D-печати.

Полипропилен (PP)

По своим свойствам полимер пропилена очень похож на полиэтилен низкого давления. Этот материал самый легкий из всех видов выпускаемых пластмасс. В сравнении с HDPE полипропилен лучше противостоит истиранию и хуже плавится. К недостаткам материала можно отнести, «уязвимость» к активному кислороду, содержащемуся в воздухе и пониженную морозостойкость. Объект «напечатанный» из такого материала может начать деформироваться уже при небольших отрицательных температурах.

Поликарбонат (PC)

Полимерный материал, относящийся к группе термопластов. Синтез этого вещества сопряжен с рядом технологических трудностей и экологически не безвреден. Поликарбонат – очень твердый пластик, способный сохранять свои физические свойства в широком диапазоне температур, обладающий хорошей светопроницаемостью. Он имеет не высокую температуру плавления и очень удобен для экструзионной обработки. Используется в качестве исходного материала, для создания высокопрочных моделей по технологиям LOM, SLS и FDM.

Полифенилсульфон (PPSU)

Материал, пришедший в 3D-печать из авиационной промышленности, теплостоек и практически негорюч. Отличается повышенной твердостью и устойчивостью к приложенным нагрузкам. По внешнему виду похож на обычное стекло, но значительно превосходит его по прочности. Изначально применялся для создания теплостойких деталей военных самолетов, но постепенно стал доступным и обычным пользователям. Служит расходным материалом для принтеров, работающих по технологиям SLS и FDM.

Фотополимеры

Это общее название для большой группы материалов, имеющих одну общую характеристику. Все они меняют свое агрегатное состояние под действием источника света (чаще ультрафиолетового) или лазерного луча. Этот класс материалов был положен в основу разработки технологий 3D-печати SLA и PJET. Фотополимерные «расходники» могут быть как в жидком (SLA) так и в твердом (PJET) агрегатном состоянии. Модели из фотополимера выдерживают удары не большой кувалды, абсолютно не чувствительны к воде и солнечному свету, не горят.

Металлический порошок

Порошок и мелкая стружка из «легких» (медь, алюминий и их сплавы) и драгоценных (серебро, золото) металлов широко применяются в качестве исходных материалов для 3D-печати. Ведь ни один пластик не сможет сымитировать металлический блеск. Однако модели из металлов не отличаются хорошими термическими свойствами и химической стойкостью, поэтому в металлический порошок при печати добавляются керамические и стекловолоконные вкрапления.

Уже несколько лет назад компания Shapeways открыла он-лайн сервис, в котором каждый может заказать 3D-модели из нержавеющей стали. В обычном понимании нельзя назвать такие изделия стальными. Сначала частицы порошка из нержавеющей стали связываются между собой клеем по технологии ZCorp. Полученный промежуточный прототип достаточно хрупок и очень похож на фигуру из песка. Он помещается в специальную форму и обливается расплавленной бронзой. Жидкий расплав заполняет пустоты между песчинками стали и после застывания образует монолитный образец.

Композитные материалы

По сути, «нержавеющая сталь» от компании Shapeways уже является композитным материалом. Несущая матрица в нём создается из стали, и армируется расплавленной бронзой. В современных технологиях 3D-печати получило широкое распространение композитное сырье на основе гипса. Модели, изготовленные из гипсового композита, не долговечны, но очень дешевы. Такой материал прекрасно подходит для создания презентационных 3D-объектов. Кроме того, гипсовые изделия обладают высокой термостойкостью и используются в качестве мастер-моделей для процессов литья.

Прогресс не стоит на месте

Наука и инноватика регулярно предлагают новое сырье для 3D-печати. Одной из последних разработок в этой области стало деревянное волокно. Изобретатель Кай Парти (Kai Parthy) создал специальный композит из полимера и дерева. Материал имеет схожие с полиактидом (PLA) свойства, которые позволяют создавать из него твердые и долговечные модели. Изделия из композита внешне выглядят как настоящие и пахнут свежеспиленным деревом. Инновационный материал пока используется FDM технологиями, и совместим только с принтерами RepRap.

«Оригинальный» материал для 3D-печати используют принтеры MATRIX от компании Moor Technologies – это обычная бумага формата А4. Создатели чудо-принтера делают ставку на общедоступность исходного материала и скорость изготовления модели. Прочными и эстетически красивыми изделиями MATRIX вряд ли сможет порадовать своего владельца, но для быстрой трансформации компьютерного проекта в прототип подойдет идеально.

Существуют модели 3D-принтеров, которые способны печатать цементными растворами, глиняными смесями и известковым порошком. Такие технологии (например, Contour Crafting) и устройства обычно применяются в строительстве и при ремонте зданий и коммуникаций. Какое сырье предложит нам «завтрашний день» науки, остается только гадать…

• PVA-пластик
• Акрил
• Нейлон

Мы уже рассказывали, что технологий 3D-печати очень много, и регулярно появляются либо новые, либо модификации уже известных, поэтому мы не будем пытаться объять необъятное и подробнее расскажем лишь о наиболее интересных и распространенных.

Начнем, конечно, со стереолитографии, которая исторически была самой первой.

Стереолитография (StereoLithography Apparatus, SLA)

Исходным продуктом является жидкий фотополимер, в который добавлен специальный реагент-отвердитель, и эта смесь напоминает всем известную эпоксидную смолу, только в обычном состоянии она остается жидкой, а полимеризуется и становится твердой под воздействием ультрафиолетового лазера.

Естественно, лазер не может сразу создать всю модель в толще полимера, и речь может идти только о последовательном построении тонкими слоями. Поэтому используется подвижная подложка с отверстиями, которая с помощью микролифта-элеватора погружается в фотополимер на толщину одного слоя, затем лазерный луч засвечивает области, подлежащие отверждению, подложка погружается еще на толщину одного слоя, вновь работает лазер, и так далее.

Не обходится и без существенных сложностей. Во-первых, требования к самому фотополимеру достаточно противоречивы: если он будет густым, то его легче полимеризовать, но сложнее обеспечить ровную поверхность после каждого шага погружения; приходится использовать специальную линейку, которая на каждом шаге проходит по поверхности жидкости и выравнивает ее. Большое количество отвердителя при фиксированной мощности лазера позволит уменьшить необходимое время воздействия, однако неизбежная фоновая засветка «портит» окружающий объем полимера и сокращает возможный срок его использования.

Во-вторых, полная полимеризация каждого слоя заняла бы немало времени, поэтому засветка производится до уровня, при котором слой приобретает лишь минимально необходимую прочность, а впоследствии готовую модель, предварительно промыв от остатков жидкого полимера, приходится облучать мощным источником в специальной камере, чтобы полимеризация достигла 100%.

Плюсы технологии понятны:

• можно получить очень высокое разрешение печати, т. е. достичь хорошей точности при изготовлении моделей, которая по вертикали зависит в основном от возможностей элеватора, погружающего платформу, и обычно составляет 100 мкм, а в лучших аппаратах и меньше, до 25–50 мкм; по горизонтали точность определяется фокусировкой лазерного луча, вполне реальным является диаметр «пятна» в 200 мкм; соответственно и качество поверхности даже без дополнительной обработки получается высоким;
• можно получать очень большие модели, размером до 150×75×55 см и весом до 150 кг;
• механическая прочность получаемых образцов достаточно высока, они могут выдерживать температуру до 100 °С;
• очень мало ограничений на сложность модели и наличие у нее мелких элементов;
• малое количество отходов;
• легкость финишной обработки, если таковая вообще потребуется.

• ограниченный выбор материалов для изготовления моделей;
• невозможность цветной печати и сочетания разных материалов в одном цикле;
• малая скорость печати, максимум 10–20 миллиметров в час по вертикали;
• очень большие габариты и вес: так, один из SLA-аппаратов 3D Systems ProX 950 весит 2,4 тонны при размерах 2,2×1,6×2,26 м.

Хотя мы упомянули ограниченность спектра расходных материалов, но всё же выбор есть, и можно получать модели с разными свойствами: с повышенной термостойкостью, гибкие, с высокой стойкостью к абразивам. Правда, с цветами хуже: доступно очень ограниченное количество, включая белый, серый, а также полупрозрачный.

Но главный минус - высокая цена как самих принтеров (сотни тысяч долларов), так и расходных материалов (две-три тысячи долларов за 10-килограммовый картридж), поэтому сколь-нибудь массово SLA-аппараты не встречаются.

Выборочное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS)

Этот метод появился примерно в то же время, что и SLA, и даже имеет с ним много общего, только вместо жидкости используется порошок с диаметром частиц 50–100 мкм, тонкими равномерными слоями распределяемый в горизонтальной плоскости, а потом лазерный луч спекает участки, подлежащие отверждению на данном слое модели.

Исходные материалы могут быть самые разные: металл, пластик, керамика, стекло, литейный воск. Порошок наносится и разравнивается по поверхности рабочего стола специальным валиком, который при обратном проходе удаляет излишки порошка. Затем работает мощный лазер, спекающий частицы друг с другом и с предыдущим слоем, после чего стол опускается на величину, равную высоте одного слоя. Для снижения мощности лазера, необходимой для спекания, порошок в рабочей камере предварительно нагревается почти до температуры плавления, а сам лазер работает в импульсном режиме, поскольку для спекания важнее пиковая мощность, а не длительность воздействия.

Частицы могут расплавляться полностью или частично (по поверхности). Незапеченный порошок, остающийся вокруг отвердевших слоев, служит поддержкой при создании нависающих элементов модели, поэтому нет необходимости в формировании специальных поддерживающих структур. Но этот порошок по окончании процесса необходимо удалить как из камеры, особенно если следующая модель будет создаваться из другого материала, так и из полостей уже изготовленной модели, что можно сделать лишь после ее полного остывания.

Зачастую требуется финишная обработка - например, полировка, поскольку поверхность может получаться шероховатой или с видимой слоистостью. Кроме того, материал может использоваться не только чистый, но и в смеси с полимером или в виде частиц, покрытых полимером, остатки которого нужно удалить путем выжигания в специальной печи. Для металлов одновременно происходит заполнение возникающих пустот бронзой.

Поскольку речь идет о высоких температурах, необходимых для спекания, процесс происходит в азотной среде с малым содержанием кислорода. При работе с металлами это еще и предотвращает окисление.

Серийно выпускаемые установки SLS позволяют работать с достаточно большими объектами, до 55×55×75 см.

Габариты и вес самих установок, как и SLA, достаточно впечатляющие. Так, аппарат Formiga P100, изображенный на фото, при довольно скромных размерах изготавливаемых моделей (рабочая зона 20×25×33 см) имеет размеры 1,32×1,07×2,2 м при весе 600 кг, и это без учета таких опций, как установки для смешивания порошка и системы очистки-фильтрации. Причем работать P100 может только с пластиками (полиамид, полистирол).

Вариантами технологии являются:

1. Селективное лазерное плавление (Selective Laser Melting, SLM) , которое используется для работы с чистыми металлами без примесей полимера и позволяет создать готовый образец за один этап.
2. Электронно-лучевое плавление (Electron Beam Melting, EBM) с использованием электронного луча вместо лазера; эта технология требует работы в вакуумной камере, но позволяет использовать даже такие металлы, как титан.

Встречаются и такие названия, как Direct Metal Fabrication (DMF) , а также Direct Manufacturing .

Принтер SPRO 250 Direct Metal производства 3D Systems, который, как понятно из названия, может работать с металлами по технологии SLM, с рабочей камерой 25×24×32 см имеет размер 1,7×0,8×2 метра и вес 1225 кг. Заявленная скорость от 5 до 20 кубических сантиметров в час, и можно сделать вывод, что модель объемом со стакан будет изготавливаться минимум 10 часов.

• широкий спектр материалов, пригодных для использования;
• позволяет создавать очень сложные модели;
• скорость в среднем выше, чем у SLA, и может достигать 30–40 мм в час по вертикали;
• может использоваться не только для создания прототипов, но и для мелкосерийного производства, в т. ч. ювелирных изделий;

• требуются мощный лазер и герметичная камера, в которой создается среда с малым содержанием кислорода;
• меньшее, чем у SLA, максимальное разрешение: минимальная толщина слоя 0,1–0,15 мм (в зависимости от материала может быть и немного менее 0,1 мм); по горизонтали, как и в SLA, точность определяется фокусировкой лазерного луча;
• требуется долгий подготовительный этап для прогрева порошка, а затем нужно ждать остывания полученного образца, чтобы можно было удалить остатки порошка;
• в большинстве случаев требуется финишная обработка.

Цена на установки SLS еще выше, чем SLA, и может достигать миллионов долларов. Однако отметим, что в феврале 2014 года истек срок патентов на технологию SLS, поэтому вполне можно спрогнозировать увеличение количества компаний, предлагающих подобную технику, а соответственно и заметное снижение цен. Тем не менее, вряд ли в ближайшие годы цены снизятся столь существенно, что SLS-печать станет доступной хотя бы малому бизнесу, не говоря уже о частных энтузиастах.

Поскольку материалы очень разнообразны, мы не приводим ориентировочных цен.

Метод многоструйного моделирования (Multi Jet Modeling, MJM)

Принтеры, основанные на данной технологии, выпускаются компанией 3D Systems. В связи с патентными ограничениями есть и названия, используемые другими производителями принтеров: PolyJet (Photopolymer Jetting, компания Stratasys), DODJet (Drop-On-Demand Jet, компания Solidscape). Конечно, отличия не только в названиях, но базовые принципы похожи.

Процесс очень напоминает обычную струйную печать: материал подается через сопла малого диаметра, расположенные рядами на печатающей головке. Количество сопел может быть от нескольких штук до нескольких сотен. Конечно, материал не является жидким при комнатной температуре: сначала он нагревается до температуры плавления (как правило, не очень высокой), затем подается в головку, наносится послойно и застывает. Слои формируются перемещением головки в горизонтальной плоскости, а вертикальное смещение при переходе к следующему слою, как и в предыдущих случаях, обеспечивается опусканием рабочего стола. В варианте DODJet добавляется этап обработки слоя фрезерной головкой.

В качестве материала для MJM-принтеров используют пластики, фотополимеры, специальный воск, а также материалы для медицинских имплантов, зубных слепков и протезов. Возможна и комбинация разных материалов: в отличие от предыдущих двух технологий, выступающие под большим углом элементы моделей или горизонтальные перемычки во избежание провисаний требуют применения поддерживающих структур, которые при финишной обработке приходится удалять. Чтобы не делать это вручную, можно применить для поддержек материал с меньшей температурой плавления, чем для собственно модели, и потом удалить его расплавлением в специальной печи. Другой вариант - использование для поддержек материала, который удаляется растворением в специализированном растворе, а порой и просто в воде.

Использование фотополимера, как и в стереолитографии, потребует отверждения ультрафиолетом, поэтому напечатанный слой засвечивается УФ-лампой. Воск же затвердевает при естественном охлаждении. Конечно, восковые модели не отличаются особой прочностью, но их очень легко использовать при изготовлении форм для литья.

Как и в обычной струйной печати, использование материалов разного цвета позволит создавать за один цикл многоцветные модели, а смешение базовых цветов даст возможность получать множество оттенков. Кроме этого, можно сочетать в одной модели материалы с разными свойствами - например, твердые и эластичные.

Перейдем к примерам.

Компактный принтер Solidscape 3Z max при собственных размерах 56×50×42 см и весе 34 кг позволяет создавать модели размерами до 152×152×101 мм, обеспечивая разрешение 5000×5000 dpi (197×197 точек/мм) по осям X, Y и 8000 dpi (158 точек/мм) по оси Z. Его цена около $50 000, но в линейке 3Z есть и более дешевые модели.

В этих принтерах как раз и используется воск двух типов: более тугоплавкий (95–115 °С) для собственно моделей и легкоплавкий (50–72 °С) для поддерживающих структур, которые потом удаляются при низких температурах с помощью специального раствора.

Приблизительная стоимость: воск для моделей 3Z LabCast - $260–270 за 360 г, воск для поддержек $200–210 за 230 г. Как видите, к очень уж дешевым такие расходные материалы не отнесешь.

• достижимы очень малая толщина слоя (от 16 мкм) и разрешение построения поверхности (до 8000 dpi);
• возможность многоцветной печати и сочетания материалов с разными свойствами;
• принтеры могут быть достаточно компактными, особенно в сравнении с предыдущими двумя технологиями.

• для моделей с нависающими или горизонтально выступающими элементами требуются поддержки, которые приходится тем или иным способом удалять;
• ограниченный выбор материалов для работы.

Послойное склеивание пленок (Laminated Object Manufacturing, LOM)

Тонкие листы материала раскраиваются лазерным лучом или специальным лезвием, а потом тем или иным способом соединяются между собой. Для создания 3D-моделей может использоваться не только пластик, но даже бумага, керамика или металл.

Поскольку разных моделей очень много, рассмотрим один очень характерный пример - цветной 3D-принтер Mcor IRIS, продемонстрированный компанией Mcor Technologies на выставке SolidWorks World 2013. Он использует в качестве материала самые обычные листы бумаги формата А4 или Letter плотностью 160 г/м², которые окрашиваются в необходимый цвет. Разрешение печати 5760×1440×508 точек на дюйм, а максимальный размер создаваемых объектов составляет 256×169×150 мм. При этом обеспечивается полноцветная печать с передачей более миллиона цветов.

На фото изображен 3D-принтер на подставке; габариты самого принтера 95×70×80 см, вес 160 кг. В подставке размером 116×72×94 см и весом еще 150 кг скрывается цветной 2D-принтер.

Создание модели ведется в несколько этапов: на первом пачка бумаги загружается в 2D-принтер и на каждом из листов в цвете печатается нужный слой.

Затем отпечатанные листы переносятся оператором в 3D-принтер, где специальным лезвием на каждом из них делается прорезь по границе нанесенного изображения, а потом листы склеиваются между собой. На третьем этапе оператор вручную удаляет лишнюю бумагу, не содержащую изображения, что для сложных моделей может занять немало времени.

Как вы уже поняли, в процессе работы получается довольно много отходов: если размер данного сечения модели гораздо меньше А4 или Letter, то остальная часть листа пойдет в корзину; помножьте на количество сечений и представьте, сколько бумаги будет выброшено.

Модели получаются очень впечатляющими и довольно прочными, а их себестоимость кажется копеечной - бумага ведь дешевая!

Но ведь потребуется еще и клей для соединения слоев (около $70 за 600 мл), и картриджи с красителями стандартных цветов CMYK (около $700 за набор из 4 картриджей по 320 мл или $195 за каждый картридж по отдельности), которых, по оценке производителя, хватает в среднем на 48 моделей. Получается не так и дешево, а цена самого аппарата впечатляет еще больше: на Западе упоминаются цены от $47 600, а на российском рынке предложения и вовсе начинаются от двух миллионов рублей.

Есть и естественное ограничение на толщину слоя, равную толщине листа бумаги. Это очень хорошо заметно на следующей модели:

На примере Mcor IRIS перечислим основные достоинства и недостатки, многие из которых присущи и другим принтерам, основанным на технологии LOM.

• возможность полноцветной печати с высоким разрешением по осям X и Y;
• доступность и относительная дешевизна главного расходного материала - бумаги;
• можно создавать довольно большие модели;
• для моделей с нависающими или горизонтально выступающими элементами не требуется формирование поддерживающих структур.

• крайне ограниченный набор материалов для создания моделей (в Mcor IRIS - только бумага), а отсюда и ограничения на прочностные и другие свойства создаваемых образцов;
• толщина слоя всецело зависит от толщины используемого листового материала, из-за чего модель порой получается грубой, а механическая обработка для сглаживания возможна не всегда, поскольку может привести к расслоению;
• наличие немалого количества отходов, причем если горизонтальные проекции модели гораздо меньше листа А4/Letter, то отходов получается очень много; избежать этого можно одновременным изготовлением нескольких небольших образцов;
• всегда требуется финишная обработка, связанная с удалением лишнего материала, она лишь может быть проще или сложнее в зависимости от свойств модели; причем если модель имеет полости с ограниченным доступом, то удалить из них лишнее может быть попросту невозможно.

Раз уж мы упомянули полноцветную печать, которая в технологии LOM хоть и реализуется, но всё же на основе обычной 2D-печати, нельзя не рассказать и о трехмерной печати из гипсового композита.

3D Printing (3DP, 3D-печать)

Как и в SLS, основой для будущего объекта является порошок (гипсовый композит), только он не спекается, а послойно склеивается введением связующего вещества.

Для построения очередного слоя модели по всей площади рабочего стола валиком наносится и разравнивается порошок, в который печатающей головкой, напоминающей струйную, по форме данного сечения модели вводится жидкий клей. Кстати: есть упоминания, что головки разрабатываются Hewlett-Packard. Затем стол с уже созданными слоями опускается и процесс повторяется нужное количество раз, а по окончании происходит нагрев для ускорения высыхания клеящего состава. После этого лишний порошок, оставшийся несвязанным, удаляется: в основном автоматически, возвращаясь в бункер для последующей работы, а из сложнодоступных мест - струей воздуха (станция очистки может быть встроена в дорогие модели) или кистью.

Но в получившейся модели остаются поры - пространство между частичками порошка, а поверхность получается шероховатой. Для придания нужных свойств (гладкости, прочности, малой гигроскопичности) ее нужно обработать специальным составом-закрепителем. В его качестве может выступать раствор английской соли (гептагидрат сульфата магния), воск, парафин, цианокрилаты и эпоксидная смола; часть из них можно наносить простым опрыскиванием или погружением, а для других используются специальные станции.

Откуда же берется полноцветная печать, если порошок один и тот же? А очень просто: красители вводятся в связующее вещество, и их смешение позволяет получить от 64 до 390 000 оттенков. Причем некоторые типы закрепителей позволяют сделать цвета очень яркими.

Такой способ используется в серии ZPrinter, выпускавшейся компанией ZCorporation, которая в 2011 году была поглощена 3D Systems, после чего серия получила название ProJet и несколько иной внешний вид. В серию входят и цветные, и монохромные принтеры с размерами рабочих камер до 508×381×229 мм. Толщину слоя можно задавать ступенями от 0,089 до 0,125 мм, а скорость работы может достигать 2700 см³/час.

Младшая модель серии, принтер ProJet 160 (ZPrinter 150), в России продается по цене свыше 700 тысяч рублей, имеет рабочую камеру 236×185×127 мм, единственно возможную толщину слоя 0,1 мм. Габариты аппарата 740×790×1400 мм при весе 165 кг.

Обеспечиваемое этим аппаратом разрешение составляет 300 dpi по оси X, 450 dpi по Y и 250 dpi (т. е. 0,1 мм) по Z. Печатающая головка имеет 304 сопла, а скорость работы 870 см³/час. Поскольку используется композитный гипсовый материал белого цвета, то и модели получаются белыми; возможности цветной печати нет. Восьмикилограммовое ведро порошка стоит около $1000, а набор 2×1 л прозрачной связующей жидкости $600.

Самый дешевый цветной принтер серии, ProJet 260C (ZPrinter 250), обойдется уже примерно в 1,2–1,3 миллиона рублей. Параметры его примерно те же, что и у ProJet 160, а количество доступных цветов ограничено 64. Цена на младший из полноцветных принтеров, ProJet 460Plus (ZPrinter 450), почти вдвое выше.

• позволяет создавать очень сложные модели без поддерживающих структур;
• возможность полноцветной печати с высоким разрешением.

• крайне ограниченное количество материалов, пригодных для использования;
• в ряде случаев требуется финишная обработка, особенно когда нельзя мириться с шероховатой поверхностью;
• малая прочность получившихся образцов даже после обработки закрепляющим составом.

Теперь переходим к технологии, которая в последнее время стала наиболее распространенной, и рассмотрим ее наиболее подробно, поскольку в последующих обзорах мы будем иметь дело с принтерами на основе именно этой технологии.

Послойное наплавление (Fusing Deposition Modeling, FDM)

Как и во всех остальных рассмотренных нами технологиях, модель при FDM-печати создается послойно. Для изготовления очередного слоя термопластичный материал нагревается в печатающей головке до полужидкого состояния и выдавливается в виде нити через сопло с отверстием малого диаметра, оседая на поверхности рабочего стола (для первого слоя) или на предыдущем слое, соединяясь с ним. Головка перемещается в горизонтальной плоскости и постепенно «рисует» нужный слой - контуры и заполнение между ними, после чего происходит вертикальное перемещение (чаще всего опусканием стола, но есть модели, в которых приподнимается головка) на толщину слоя и процесс повторяется до тех пор, пока модель не будет построена полностью.

В качестве расходного материала чаще всего используются различные пластики, хотя есть и модели, позволяющие работать с другими материалами - оловом, сплавами металлов с невысокой температурой плавления и даже шоколадом.

Минусы, присущие данной методике, очевидны:

• невысокая скорость работы (но, собственно, очень уж высокой скоростью не могут похвастать и другие технологии: для построения крупных и сложных моделей требуются многие часы и даже десятки часов);
• небольшая разрешающая способность как по горизонтали, так и по вертикали, что приводит к более или менее заметной слоистости поверхности изготовленной модели;
• проблемы с фиксацией модели на рабочем столе (первый слой должен прилипнуть к поверхности платформы, но так, чтобы готовую модель можно было снять); их пытаются решить разными способами - подогревом рабочего стола, нанесением на него различных покрытий, однако совсем и всегда избежать не получается;
• для нависающих элементов требуется создание поддерживающих структур, которые впоследствии приходится удалять, но даже с учетом этого некоторые модели попросту невозможно сделать на FDM-принтере за один цикл, и приходится разбивать их на детали с последующим соединением склейкой или другим способом.

Таким образом, для очень многих образцов, изготовленных по технологии FDM, потребуется более или менее сложная финишная обработка, которую сложно или невозможно механизировать, поэтому в основном она производится вручную.

Есть и менее очевидные недостатки, например, зависимость прочности от направления, в котором прикладывается усилие. Так, можно сделать образец достаточно прочным на сжатие в направлении, перпендикулярном расположению слоев, но вот на скручивание он будет гораздо менее прочным: возможен разрыв по границе слоев.

Другой момент в той или иной мере присущ любой технологии, связанной с нагревом: это термоусадка, которая приводит к изменению размеров образца после остывания. Конечно, тут много зависит от свойств используемого материала, но порой нельзя примириться даже с изменениями в несколько десятых долей процента.

Далее: технология может показаться безотходной только на первый взгляд. И речь не только о поддерживающих структурах в сложных моделях, немало пластика уходит в отходы даже у опытного оператора при подборе оптимального для конкретной модели режима печати.

Почему же при таком количестве проблем эта технология сейчас стала столь популярной?

Главная и определяющая причина - цена как на сами принтеры, так и на расходные материалы к ним. Первым важным толчком в процессе продвижения FDM-принтеров «в массы» стало истечение в 2009 году срока действия патентов, вследствие чего за пять лет цены на такие принтеры снизились более чем на порядок, а если рассмотреть крайности (самые дорогие до 2009 года и самые дешевые сегодня), то и на два порядка: цена на самые дешевые принтеры китайского производства сегодня составляет всего 300–400 долларов - правда, скорее всего покупатель в них моментально разочаруется. Более приличные принтеры начального уровня сейчас имеют цену уже ближе к $1200–1500.

Вторым немаловажным фактором стало появление проекта RepRap , или Replicating Rapid Prototyper - самовоспроизводящийся механизм быстрого прототипирования. Самовоспроизведение касается изготовления на уже сделанном принтере частей для другого подобного принтера - конечно, не всех, а лишь тех, которые можно создать в рамках данной технологии, всё прочее приходится покупать. И оно не было самоцелью проекта: главной задачей стало создание максимально дешевых моделей принтеров, доступных даже частным энтузиастам, не обремененным излишком денег, но желающим попробовать свои силы в 3D-печати. Более того, самовоспроизводящимися (в сколь-нибудь заметной части всех деталей) были и есть далеко не все прототипы, созданные в рамках RepRap.

Мы не будем заниматься подробным описанием этапов становления проекта RepRap, разбором достоинств и недостатков таких прототипов, как Darwin, Mendel, Prusa Mendel, Huxley. Тема очень обширна, чтобы ее можно было рассмотреть в рамках данного обзора, и мы приводим эти названия только как ключевые слова для поиска информации, которой в интернете очень много.

Конечно, создаваемые таким образом принтеры чаще всего далеки от совершенства даже в рамках технологии FDM, но они позволяют с минимальными финансовыми затратами создать вполне работоспособный аппарат. Нужно отметить: сегодня вовсе не обязательно искать обладателя принтера, чтобы напечатать возможные детали, и бегать по магазинам в поисках остального; предлагаются полные наборы для самостоятельной сборки принтера, так называемые DIY kits (от «Do It Yourself» - сделай это сам), которые позволяют и заметно сэкономить, и избежать лишней беготни и хлопот, да к тому же содержат подробные инструкции по сборке. Но есть простор и для тех, кто не хочет замыкаться в рамки готовых конструкций и желает внести в них что-то свое: есть масса предложений по любым отдельным комплектующим для подобных принтеров.

Еще одна положительная сторона развития проекта RepRap - появление и совершенствование различного программного обеспечения для работы с подобными 3D-принтерами, причем распространяемого свободно. В этом немаловажное отличие от аппаратов, выпускаемых именитыми производителями, которые работают только с собственным ПО.

В принципе, проект не замыкается на технологии FDM, но пока именно она является наиболее доступной, равно как наиболее доступным материалом является пластиковая нить, которая и используется в подавляющем большинстве принтеров, создаваемых на базе разработок RepRap.

Широкое распространение FDM-принтеров привело к увеличению спроса на расходные материалы к ним; предложение не могло не последовать за спросом, и произошло то же самое, что и с самими принтерами: цены рухнули. Если на старых интернет-страницах, посвященных FDM-технологиям, встречаются упоминания цен на уровне 2-3 и даже более сотен евро за килограмм пластиковой нити, то сейчас повсеместно речь идет о десятках евро, и лишь на новые материалы с необычными свойствами цена может достигать сотни долларов или евро за килограмм. Правда, если раньше продавались в основном «фирменные» материалы, то теперь зачастую предлагается нить непонятного происхождения и неопределенного качества, но это неизбежно сопутствует популярности.

Помимо цены, у FDM-принтеров есть другие достоинства, связанные с возможностями технологии. Так, очень легко оснастить принтер второй печатающей головкой, которая может подавать нить из легко удаляемого материала для создании поддержек в сложных моделях. Внеся краситель при изготовлении пластиковой нити, можно получать различные, очень яркие цвета.

Да и сам материал нити может иметь самые разные свойства, поэтому рассмотрим вкратце наиболее распространенные типы.

Пластиковая нить может быть двух стандартных диаметров: 1,75 и 3 мм. Естественно, они не взаимозаменяемы, и выбор нужного диаметра следует уточнять по спецификации принтера. Поставляется пластик на катушках и измеряется не длиной, а весом. Для FDM-принтеров некоторых производителей (например, CubeX от 3D Systems) нужно покупать не катушки, а специальные картриджи с нитью, которые в пересчете на килограмм обходятся заметно дороже, но производитель гарантирует качество материала - словом, всё точно так, как в обычных принтерах: «оригинальная» и «совместимая» расходка.

Для каждого типа материала должны быть известны рабочая температура, до которой должен нагреваться материал в печатающей головке, и температура подогрева рабочего стола (платформы) для лучшего прилипания первого слоя. Эти величины не всегда одинаковы для любого образца нити, сделанной из материала одного типа, поэтому мы указываем примерный диапазон; по идее, оптимальные температуры должны указываться на этикетке катушки или в сопроводительном документе, но это происходит далеко не всегда, и зачастую их приходится подбирать экспериментально.

Основными материалами для FDM-принтеров являются пластики ABS и PLA.

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол, АБС) - это ударопрочная техническая термопластическая смола на основе сополимера акрилонитрила с бутадиеном и стиролом. Сырьем для его производства является нефть. Этот пластик непрозрачный, легко окрашивается в разные цвета.

Достоинства ABS:

• долговечность,
• ударопрочность и относительная эластичность,
• нетоксичность,
• влаго- и маслостойкость,
• стойкость к щелочам и кислотам,
• широкий диапазон эксплуатационных температур: от −40 °С до +90 °С, у модифицированных марок до 103–113 °С.

К достоинствам следует отнести невысокую стоимость, растворимость в ацетоне (что позволяет не только склеивать детали из ABS, но также сглаживать с помощью ацетона неровную поверхность). ABS более жесткий, чем PLA, и потому сохраняет форму при больших нагрузках.

Из недостатков надо упомянуть следующие:

• несовместимость с пищевыми продуктами, особенно горячими, поскольку при определенных условиях (высокой температуре) может выделять циановодород,
• неустойчивость к ультрафиолетовому излучению (т. е. не любит прямых солнечных лучей),
• термоусадка заметно выше, чем у PLA,
• более хрупкий, чем PLA.

Рабочая температура выше, чем у PLA, и находится в диапазоне 210–270 °С. При работе с нитью ABS ощущается слабый запах. Кроме того, для лучшего прилипания первого слоя модели к рабочему столу требуется подогрев стола примерно до 110 градусов.

Про цену: встречаются упоминания $30–40 за килограммовую катушку. Реально цены в России начинаются от 1500 (мелкий опт) до 2000 и более (розница) рублей за килограмм, если речь идет о китайских производителях. ABS-нить от известных фирм, изготовленная в США, может быть в полтора-два раза дороже.

PLA (полилактид, ПЛА) - биоразлагаемый, биосовместимый полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат возобновляемые ресурсы - например, кукуруза или сахарный тростник, поэтому материал является нетоксичным и может применяться для производства экологически чистой упаковки и одноразовой посуды, а также в медицине и в средствах личной гигиены.

Сразу отметим: биоразлагаемость вовсе не синоним крайней недолговечности, изделия из PLA вполне жизнеспособны.

Достоинства:

• низкий коэффициент трения, делающий его пригодным для изготовления подшипников скольжения,
• малая термоусадка, особенно в сравнении с ABS,
• менее хрупкий и более вязкий, чем ABS: при одинаковых нагрузках скорее согнется, чем сломается.

Рабочая температура ниже, чем у ABS: около 180–190 °С. Подогрев рабочего стола не является обязательным, но желательно всё же нагревать стол до 50–60 °С.

Недостатки: один из них мы уже упомянули - меньшую, чем у ABS, долговечность. Кроме того, PLA более гигроскопичен, и даже при хранении требует соблюдения режима влажности, иначе может начаться расслоение материала и появление в нем пузырьков, что приведет к дефектам при изготовлении модели. К тому же PLA зачастую немного дороже ABS, хотя цена сильно зависит от производителя и продавца.

Ацетон практически не оказывает воздействия на PLA, его приходится склеивать и обрабатывать дихлорэтаном, хлороформом или другими хлорированными углеводородами, что требует повышенных мер безопасности при работе (но, конечно, и ацетон в этом плане не подарок).

Другие материалы для FDM-печати распространены гораздо меньше.

HIPS (High-impact Polystyrene, ударопрочный полистирол) - материал непрозрачный, жесткий, твердый, стойкий к ударным воздействиям, к морозу и перепадам температур. Растворяется в лимонене - естественном растворителе, извлекаемом из цитрусовых, и потому может использоваться для создания поддерживающих структур, которые не придется удалять механически.

Рабочая температура около 230 °С, цена на 30–50% выше, чем у ABS.

Нейлон легкий, гибкий, устойчивый к химическому воздействию. Детали из него обладают очень низким поверхностным трением.

Рабочая температура выше, чем у PLA: около 240–250 °С. Правда, при этом не выделяется паров или запахов. Стоимость нейлоновой нити в два раза больше, чем PLA или ABS.

PC (Polycarbonate, поликарбонат) - довольно твёрдый полимер, сохраняющий свои свойства в диапазоне температур от −40 °С до 120 °С. Обладает высоким светопропусканием и часто используется в качестве заменителя стекла, а поскольку еще имеет меньшую удельную массу и более высокий коэффициент преломления, то прекрасно подходит для производства линз. Полная биологическая инертность позволяет делать из него даже контактные линзы. Кроме того, из него изготавливают компакт-диски.

Температура печати 260–300 °С. В виде нити для FDM-печати пока выпускается мало, поэтому цена втрое выше, чем у ABS.

Похожими оптическими свойствами обладает PETT (Polyethylene terephthalate, полиэтилентерефталат). Модели из него получаются очень прочными, поскольку слои расплавленного материала отлично склеиваются. Рабочая температура 210–225 °С, стол желательно подогреть до 50–80 °С. Цена около 4500–5000 рублей за килограмм.

Под аббревиатурой PVA (ПВА) могут скрываться два типа материала: поливинилацетат (Polyvinyl Acetate, PVAc) и поливиниловый спирт (Polyvinyl Alcohol, PVAl). По химической формуле они довольно похожи, только в поливиниловом спирте отсутствуют ацетатные группы, и свойства их тоже совпадают - во многом, но не во всем. К сожалению, продавцы зачастую указывают просто «PVA (ПВА)», не делая различий, поэтому мы можем привести только обобщенную примерную цену: 4500–5000 рублей за килограмм нити.

Поливиниловый спирт PVAl требует рабочей температуры около 180–200 °С, дальнейшее ее повышение нежелательно - может начаться пиролиз (термическое разложение). Кроме того, материал очень гигроскопичен, он активно поглощает влагу из воздуха, что создает проблемы и при хранении, и при печати, особенно если диаметр нити 1,75 мм. С другой стороны, это же свойство является очень полезным: поддержки, сделанные из PVAl, растворяются в холодной воде.

Поливинилацетат PVAc всем хорошо известен как составная часть клея ПВА, представляющего собой водную эмульсию этого вещества. Для него требуется немного более низкая рабочая температура: 160–170 градусов. Он также хорошо растворяется в воде.

Все время появляются новые материалы с оригинальными свойствами. Правда, цена на них в первое время может быть очень высокой.

Например, эластомер NinjaFlex позволяет создавать эластичные изделия. Цена около 7500–8000 рублей за килограмм, рабочая температура 210–225 °С, температура стола может быть комнатной или слегка повышенной, до 35–40 °С.

Недавно появившийся материал Laywoo-D3 интересен прежде всего тем, что изделия из него по фактуре напоминают дерево и даже пахнут, как деревянные. Дело в том, что его как раз и делают на основе мелких частиц дерева и связующего полимера. Рабочие температуры могут быть в диапазоне 175–250 °С, подогрев стола не требуется. Причем цвет после застывания будет зависеть от выбранной температуры: чем она выше, тем темнее. Меняя температуру во время печати, можно даже получить подобие годовых колец, как на натуральном дереве. Конечно, и цена на этот материал немалая - около 10 тысяч рублей за килограмм.

Другой экзотический материал, Laybrick , содержит минеральные наполнители и позволяет имитировать изделия из песчаника. Рабочая температура находится в пределах 165–210 °С; на этот раз с повышением температуры можно получить более грубую поверхность для усиления эффекта имитации. Он также не требует подогрева стола, но по окончании печати следует выждать несколько часов, чтобы модель окончательно затвердела, и лишь потом снимать ее. Цена те же 10 тысяч рублей за килограмм.

Конечно, все указанные выше цены являются лишь ориентиром: они могут меняться как по прошествии времени, так и от продавца к продавцу, особенно если покупать не в России, а заказывать за рубежом.

Поскольку наш обзор рассчитан в основном на тех, кто недавно заинтересовался 3D-печатью и пока не имеет собственного опыта работы в этой сфере, отметим: лучше всего начинать с «курса молодого бойца», и даже порекомендуем (по ссылке можно скачать программу курсов и найти контактные координаты). Помимо рассказа о теоретических основах, каждому «курсанту» предоставляется возможность поработать на весьма неплохом FDM-принтере под руководством знающих специалистов. Конечно, курсы коммерческие, т. е. платные, но потраченные деньги быстро окупятся, поскольку вы получите знания о том, как избежать самых частых ошибок, и практический опыт, пусть и небольшой.

На этом мы завершаем обзор, чтобы вскоре перейти к другим аспектам 3D-печати и конкретным моделям принтеров.

Список материалов, которые сейчас используются для 3D печати, включает в себя несколько десятков различных субстанций. Однако два преобладающих вида на рынке — это АБС и ПЛА.

Эти термопластики получили широкое распространение благодаря своим физическим свойствам и доступной цене. При нагревании они становятся мягкими и гибкими, что позволяет создавать детали практически любой сложности, после чего затвердевают, навсегда сохраняя нужную форму.

Как и любые другие материалы, ПЛА и АБС пластики имеют свои индивидуальные особенности, которые нужно учитывать при печати на 3D принтере .

Хранение

Оба типа пластика для 3D печати проявят себя лучше, если перед использованием или при долгосрочном хранении они будут изолированы от атмосферных воздействий. Это не значит, что ваша трехмерная модель, например, может «растаять» от влаги. Но длительное воздействие влажной среды может иметь пагубные последствия, как для процесса печати и для качества готовых деталей.

АБС — под воздействием влаги АБС-пластик почти наверняка будет пузыриться и сильно струиться при печати, снижая точность и рискуя засорить сопла. Перед использованием материал можно высушить.

ПЛА — этот вид пластика реагирует на влагу несколько иначе: в дополнение к пузырькам и сильной струе из сопла, можно будет наблюдать изменения цвета и некоторых свойств деталей, например, кристалличности.

Запах

АБС — во время печати часто можно почувствовать не слишком приятный запах горячего пластика. Впрочем, в подавляющем большинстве случаев он не является резким или невыносимым — следует заблаговременно позаботиться о чистоте расходного материала, исключив попадание в него посторонних субстанций, а также о достаточной вентиляции в помещении.

ПЛА — поскольку этот пластик изготавливается на основе натуральных растительных компонентов, во время печати можно почувствовать сладковатый запах.

Общие свойства материала

АБС — может принимать различные формы, отличается превосходной гибкостью. Естественный цвет АБС-пластика — мягкий молочный, бежевый. Гибкость позволяет печатать из этого материала взаимосвязанные подвижные детали (например, цепь). Легко шлифуется и обрабатывается. Примечательно, что АБС растворим в ацетоне, что позволяет скреплять различные части из этого пластика вместе.

Благодаря жесткости и хорошей термостойкости АБС-пластик подходит для производства конечных продуктов — запчастей или деталей некоторых механизмов, элементов конструкции.

ПЛА — поскольку этот пластик создается на основе натурального сырья, он считается более экологичным, чем АБС. Сам по себе ПЛА-пластик прозрачен, но может быть окрашен в различные цвета, сохраняя при этом нужный процент прозрачности.

Он также отличается хорошей твердостью, но более низкая температура плавления делает его непригодным для использования рядом с горячими узлами или механизмами.

Использование

ABS — благодаря сочетанию великолепных физических свойств и невысокой стоимости этот материал используется во многих сферах. Из АБС-пластка производится одноразовая посуда, детские игрушки и конструкторы, канцелярские изделия и принадлежности, важные детали и запчасти для электрооборудования, инструментов, автомобилей, различные типы мебели, фурнитуры, ящики для хранения продуктов или рабочих инструментов.

Примеры использования АБС-пластика

PLA — ключевым преимуществом этого материала является его экологичность. Как уже отмечалось, для создания этого биоразлагаемого пластика используется сахарный тростник и кукуруза, иногда крахмал, соевый белок, целлюлоза. Именно поэтому наиболее распространенная сфера применения ПЛА-пластика — производство упаковки для пищевых продуктов, одноразовой посуды, а также некоторых медицинских принадлежностей (штифтов, хирургических нитей).

Примеры использования ПЛА-пластика

Сравнение характеристик