3D-skrivartrådar förklarade

Hur man väljer rätt filament

När du har valt en 3D-skrivare är det första beslutet du måste ta vilken typ av glödtråd du vill använda. Det finns flera dussin varianter - till och med avsätta de många färgerna de kommer i. Vattna genom dem ytor en sträng av kemiskt klingande namn: polymjölksyra, polyvinylalkohol, kolfiber och de tungvridande termoplastiska elastomererna, till exempel. De går av en yrande mängd akronymer, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA och PCTPE bland dem. Men bli inte bestört av denna alfabetssoppa. Endast ett fåtal typer är vanligt förekommande, och tillverkare tenderar att undvika alltför geeky monikers till förmån för mer beskrivande namn som antyder en väsentlig kvalitet på glödtråden som flexibilitet (NinjaTeks Ninjaflex och Polymakers Polyflex, till exempel) och styrka (Makerbot, XYZprinting, och Ultimaker alla marknadsfilamenter som kallas Tough PLA).

Grundläggande om glödtråd

Filament som används i 3D-tryckning är termoplast, som är plast (alias polymerer) som smälter snarare än bränner när de värms upp, kan formas och formas och stelna när de kyls. Filamentet matas in i en värmekammare i skrivarens extruderanordning, där den värms upp till dess smältpunkt och strängsprutas sedan (sprutas) genom ett metallmunstycke när extruderaggregatet rör sig, spårar en sökväg programmerad till en 3D-objektfil för att skapa, lager för lager, det tryckta objektet. Även om de flesta 3D-skrivare har en enda extruder finns det några modeller med dubbla extruder som kan skriva ut ett objekt i olika färger eller med olika filamenttyper.

Processen att skriva ut med plasttråd kallas antingen fused filament fabrication (FFF) eller fused deposition modellering (FDM). De är samma sak; FDM-akronymen är varumärket av 3D-tryckpionjären Stratasys Corp., så andra tillverkare skapade sina egna namn för att beskriva sina skrivares teknik; FFF är den som tog tag på. Även idag, utom i vissa tillverkares broschyrer, ser du namnen som används omväxlande.

Filamenten säljs i spolar efter vikt som sträcker sig från 0, 5 kg till 2 kg. Glödtråden finns i två tjocklekar, 1, 75 mm och 3 mm. (Det senare är i själva verket lite tunnare, cirka 2, 85 millimeter.) Det stora flertalet glödtrådar är av typen 1, 75 millimeter; Ultimaker och LulzBot är bland de få tillverkarna vars skrivare använder den tjockare storleken. Vikt listas nästan alltid i metriska enheter.

Låt oss nu titta på några av de mer populära och viktiga glödtrådstyperna.

Dynamic Duo: ABS och PLA

Överlägset är de vanligaste filamenttyperna akrylonitrilbutadienstyren (ABS) och polymjölksyra (PLA). De flesta grundläggande 3D-skrivare är utformade för att endast använda dessa filament. En del av deras överklagande är att de är relativt billiga och kostar så lite som $ 20 per kilogram.

Låt dig inte skjuta upp med ABS: s olämpliga kemiska namn; det är samma plast som används i Legos. Objekt som skrivs ut från ABS är tuffa, hållbara och giftiga. Den har en relativt hög smältpunkt med en trycktemperatur från 210 grader till 250 grader Celsius. De nedre hörnen på föremål som trycks med ABS har en tendens att krulla uppåt lite, särskilt om du använder en icke uppvärmd tryckbädd. Under utskrift kan ABS avge en skarp, obehaglig lukt, så det är bäst att använda med en stängd ramskrivare i ett väl ventilerat rum.

PLA har en relativt låg smältpunkt med användbara temperaturer mellan 180 grader och 230 grader Celsius. Det är växtbaserat och biologiskt nedbrytbart. Det är svårare än ABS, skriver ut utan varpning och är i allmänhet lätt att arbeta med, även om det i sällsynta fall kan orsaka extruderstopp. PLA används ofta som basmaterial för mer exotiska kompositmaterial, som vi kommer att diskutera lite.

Nylon

Nylon är ett otroligt mångsidigt syntetmaterial, utvecklat på 1930-talet, som har hittat användning i allt från tandborstar till fallskärmar till däck till strumpor, och nu 3D-skrivartråd. I hjärtat är det en polymer eller plast (eller mer exakt en familj av plast). Det är starkt och hållbart, men ändå flexibelt och bland de billigaste 3D-trycktrådarna. Det smälter vid en högre temperatur (cirka 240 grader Celsius) än de flesta filament. Inte alla 3D-skrivare är byggda för att hantera den värmen - vissa vanliga ämnen i extrudern avger rök vid den temperaturen. Liksom med ABS har föremål tryckta med nylon en tendens att varpa, vilket kan mildras med en uppvärmd tryckbädd.

Flexibelt glödtråd

TPE: er (eller termoplastiska elastomerer) är termoplast med hög elasticitet (även om det fortfarande är långt ifrån, till exempel, gummiband); objekt tryckt med dem är relativt flexibla. En vanlig TPE-typ är termoplastisk polyuretan (TPU), varav NinjaFlex är ett populärt exempel.

Lösliga filament: HIPS och PVA

En av de mer iögonfallande akronymerna, HIPS, står för högpåverkande polystyren. HIPS är måttligt prissatt, lätt och kan slipas, limmas och färgas med akrylfärger. Det liknar ABS, förutom att HIPS är lösligt i Limonene, ett citrusbaserat lösningsmedel, vilket gör det till ett bra val - när du skriver ut med ett andra material (som ABS eller PLA) med en skrivare med dubbla extruderar - som ett stödmaterial som kan upplösas efter utskrift. Den skriver också bra på egen hand och är den glödtråd som LulzBot rekommenderar för sin LulzBot Mini 3D-skrivare, som tjänade våra Editors Choice. MakerBot Dissolvable Filament består också av HIPS.

En annan löslig glödtråd är PVA (polyvinylalkohol), som lämpligen upplöses i vatten. PVA är luktfri, giftfri och biologiskt nedbrytbar. Den har en låg smältpunkt och kan fastna ett extrudermunstycke när det överhettas. Det används ofta som ett stödmaterial i skrivare med dubbla strängsprutor; Jag testade Ultimaker 3 genom att skriva ut ett testobjekt - en ruta i en låda - med PLA för själva lådorna och PVA som stöd. Efter att föremålet trycktes, sänktes jag ner det i varmt vatten, och PLA löstes gradvis upp och lämnade paret med kapslade lådor.

Kompositfilament

Kompositfilament har en bas av PLA eller annan termoplast i vilken partiklar, pulver eller flingor av andra material har blandats. Vissa är träblandningar, andra inkluderar sandsten eller kalksten, och andra har olika typer av metaller, inklusive järn, aluminium, mässing, brons och koppar. Dessa filament tar några av egenskaperna hos materialen de har blandats med. En annan populär komposit är kolfiber; föremål som trycks från det tar en del av fiberns styrka. En nackdel med dessa kompositfilament är att de kostar betydligt mer än icke-kompositer.

Beyond Plastic Filament: Hartsbaserad utskrift

Med dagens spridning av FFF-skrivare är det lätt att förbise det faktum att det finns modeller på marknaden baserade på andra tekniker som inte använder glödtråd. Huvud bland dem är stereolitografi (aka SLA), den första 3D-trycktekniken som har utvecklats och som kan mycket detaljerade, högupplösta utskrifter. Prislappar för SLA-skrivare för kommersiellt bruk kan rymma fem (och till och med i sex) siffror, men vi har sett några lägre priser, lämpliga för hobbyer och hantverkare.

Vid SLA-tryckning spårar en ultraviolett laser formen på föremålet som ska tryckas, lager för lager, på ett UV-känsligt harts (alias fotopolymer eller fotopolymerharts) inrymt i ett bricka eller kar, och hartset exponerat för lasern härdar för att bilda det tryckta objektet. Hartserna finns i 500-milliliter- och 1-litersflaskor, med priser från skrivartillverkare som börjar på cirka $ 100 per liter. Vissa tillverkare har formulerat hartser för styrka, flexibilitet, styvhet och andra kvaliteter, och sådana hartser tenderar att sälja till en premium. Hartser har drabbats av en begränsad färgpalett och har tenderat att vara begränsade till svart, grått, vitt och klart, men vissa ljusare och metalliska hartser har blivit tillgängliga för sent.

DLP är en form av stereolitografi som använder en projektor istället för lasern som en ljuskälla, med synligt ljus istället för ultraviolett. Projektorn, som använder Texas Instruments DLP (Digital Light Processing) -teknologi, projicerar en serie bilder i ett kull med fotopolymerharts som liknar de hartser som används i SLA-utskrift för att bygga objektet, lager för lager.

Nu när du vet allt du behöver om de mest populära filamenten vill du läsa vår köpguide för 3D-skrivare, som innehåller recensioner av de bästa modellerna som vi nyligen testat. Du kan också kolla vad en tidig adopter hade att säga om sin tid att lära sig skriva ut i 3D.