3D-printerfilamenten uitgelegd

Hoe het juiste filament te kiezen

Nadat u een 3D-printer hebt gekozen, is de eerste beslissing die u moet maken, welk type filament u wilt gebruiken. Er zijn enkele tientallen variëteiten - zelfs met het oog op de vele kleuren die ze binnenkomen. Waden erdoorheen komt een reeks chemisch klinkende namen naar voren: polymelkzuur, polyvinylalcohol, koolstofvezel en de tong-twisty thermoplastische elastomeren, bijvoorbeeld. Ze gaan onder een duizelingwekkende verscheidenheid aan acroniemen, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA en PCTPE onder hen. Maar laat je niet afschrikken door deze alfabet-soep. Slechts een paar soorten worden veel gebruikt, en fabrikanten hebben de neiging om te geeky monikers te schuwen voor meer beschrijvende namen die verwijzen naar een essentiële kwaliteit van het filament zoals flexibiliteit (bijvoorbeeld NinjaTek's Ninjaflex en Polymaker's Polyflex) en sterkte (Makerbot, XYZprinting en Ultimaker alle marktfilamenten genaamd Tough PLA).

Filament Basics

Filamenten die worden gebruikt in 3D-printen zijn thermoplasten, dit zijn kunststoffen (ook wel polymeren genoemd) die smelten in plaats van verbranden bij verhitting, kunnen worden gevormd en gevormd en stollen bij afkoeling. Het filament wordt in een verwarmingskamer in het extrudersamenstel van de printer gevoerd, waar het tot zijn smeltpunt wordt verwarmd en vervolgens door een metalen mondstuk wordt geëxtrudeerd (gespoten) terwijl het extrudersamenstel beweegt, een pad volgend dat is geprogrammeerd in een 3D-objectbestand om te creëren, laag voor laag het afgedrukte object. Hoewel de meeste 3D-printers een enkele extruder hebben, zijn er enkele modellen met dubbele extruder die een object in verschillende kleuren of met verschillende filamenttypen kunnen afdrukken.

Het proces van afdrukken met plastic filament wordt ofwel fused filament fabrication (FFF) of fused deposition modeling (FDM) genoemd. Ze zijn hetzelfde; het FDM-acroniem is een handelsmerk van 3D printing pionier Stratasys Corp., dus creëerden andere fabrikanten hun eigen namen om de technologie van hun printers te beschrijven; FFF is degene die aansloeg. Zelfs vandaag, behalve in de brochures van sommige fabrikanten, ziet u de namen door elkaar worden gebruikt.

Filament wordt verkocht in spoelen op gewichtsbasis variërend van 0, 5 kilogram tot 2 kilogram. Het filament is verkrijgbaar in twee diktes, 1, 75 millimeter en 3 millimeter. (De laatste is in werkelijkheid een beetje dunner, ongeveer 2, 85 millimeter.) Het overgrote deel van de gloeidraden is van het type 1, 75 millimeter; Ultimaker en LulzBot behoren tot de weinige fabrikanten waarvan de printers het dikkere formaat gebruiken. Gewicht wordt bijna altijd vermeld in metrische eenheden.

Laten we nu eens kijken naar enkele van de meer populaire en belangrijke filamenttypen.

De Dynamic Duo: ABS en PLA

Verreweg de meest voorkomende soorten vezels zijn acrylonitril-butadieen-styreen (ABS) en polymelkzuur (PLA). De meeste standaard 3D-printers zijn ontworpen om exclusief deze filamenten te gebruiken. Een deel van hun aantrekkingskracht is dat ze relatief goedkoop zijn en slechts $ 20 per kilogram kosten.

Laat je niet afschrikken door de logge chemische naam van ABS; het is hetzelfde plastic dat in Legos wordt gebruikt. Voorwerpen die worden afgedrukt vanuit ABS zijn sterk, duurzaam en niet giftig. Het heeft een relatief hoog smeltpunt, met een printtemperatuur variërend van 210 graden tot 250 graden Celsius. De onderste hoeken van objecten die worden bedrukt met ABS hebben de neiging om een ​​beetje omhoog te krullen, vooral als u een niet-verwarmd printbed gebruikt. Tijdens het afdrukken kan ABS een scherpe, onaangename geur afgeven, dus het wordt het best gebruikt met een printer met gesloten frame in een goed geventileerde ruimte.

PLA heeft een relatief laag smeltpunt, met bruikbare temperaturen tussen 180 graden en 230 graden Celsius. Het is plantaardig en biologisch afbreekbaar. Het is moeilijker dan ABS, drukt af zonder kromtrekken en is over het algemeen gemakkelijk om mee te werken, hoewel het in zeldzame gevallen extruderstoringen kan veroorzaken. PLA wordt vaak gebruikt als het basismateriaal voor meer exotische, composietmaterialen, waarover we het later zullen hebben.

Nylon

Nylon is een ongelooflijk veelzijdig synthetisch materiaal, ontwikkeld in de jaren 1930, dat in alles is gevonden, van tandenborstels tot parachutes tot banden tot kousen en nu 3D-printerfilament. In de kern is het een polymeer, of plastic (of, meer precies, een familie van plastics). Het is sterk en duurzaam, maar toch flexibel en een van de goedkoopste 3D-printfilamenten. Het smelt bij een hogere temperatuur (ongeveer 240 graden Celsius) dan de meeste filamenten. Niet alle 3D-printers zijn gebouwd om die hitte te verwerken - sommige veelgebruikte stoffen in de extruder stoten dampen uit bij die temperatuur. Net als bij ABS hebben objecten die met nylon zijn bedrukt de neiging om krom te trekken, wat kan worden beperkt door een verwarmd printbed te gebruiken.

Flexibel filament

TPE's (of thermoplastische elastomeren) zijn thermoplastische kunststoffen met een hoge elasticiteit (hoewel nog steeds ver weg van bijvoorbeeld rubberbanden); daarmee bedrukte objecten zijn relatief flexibel. Een veelgebruikt TPE-type is thermoplastisch polyurethaan (TPU), waarvan NinjaFlex een populair voorbeeld is.

Oplosbare filamenten: HIPS en PVA

Een van de meer pakkende acroniemen, HIPS, staat voor high-impact polystyreen. HIPS is redelijk geprijsd, lichtgewicht en kan worden geschuurd, gelijmd en gekleurd met acrylverf. Het is vergelijkbaar met ABS, behalve dat HIPS oplosbaar is in Limoneen, een op citrus gebaseerd oplosmiddel, waardoor het een goede keuze is - bij het afdrukken met een tweede materiaal (zoals ABS of PLA) met een dubbele extruderprinter - als ondersteuningsmateriaal dat kan worden opgelost na het afdrukken. Het drukt ook goed alleen af ​​en is het filament dat LulzBot aanbeveelt voor zijn LulzBot Mini 3D-printer, die onze Editors 'Choice heeft verdiend. MakerBot Dissolvable Filament bestaat ook uit HIPS.

Een ander oplosbaar filament is PVA (polyvinylalcohol), dat gemakkelijk oplost in water. PVA is reukloos, niet giftig en biologisch afbreekbaar. Het heeft een laag smeltpunt en kan een extrudermondstuk blokkeren bij oververhitting. Het wordt vaak gebruikt als ondersteunend materiaal in dual-extruderprinters; Ik testte de Ultimaker 3 door een testobject af te drukken - een doos in een doos - met PLA voor de dozen zelf en PVA als ondersteuning. Nadat het object was afgedrukt, dompelde ik het onder in warm water en het PLA loste geleidelijk op, waardoor het paar geneste dozen achterbleef.

Composiet filamenten

Composietfilamenten hebben een basis van PLA of andere thermoplast waarin deeltjes, poeders of vlokken van andere materialen zijn gemengd. Sommige zijn houtmengsels, andere omvatten zandsteen of kalksteen en weer andere hebben verschillende soorten metalen, waaronder ijzer, aluminium, messing, brons en koper. Deze filamenten nemen enkele eigenschappen aan van de materialen waarmee ze zijn gemengd. Een ander populair composiet is koolstofvezel; objecten die erop worden afgedrukt, nemen een deel van de sterkte van de vezel. Een nadeel van deze composietfilamenten is dat ze aanzienlijk meer kosten dan niet-composieten.

Meer dan plastic filament: op hars gebaseerd afdrukken

Met de huidige proliferatie van FFF-printers, is het gemakkelijk om het feit over het hoofd te zien dat er modellen op de markt zijn die zijn gebaseerd op andere technologieën die geen filament gebruiken. De belangrijkste daarvan is stereolithografie (ook bekend als SLA), de eerste 3D-printtechnologie die is ontwikkeld en die in staat is tot zeer gedetailleerde afdrukken met een hoge resolutie. Prijskaartjes voor SLA-printers voor commercieel gebruik kunnen goed oplopen tot vijf (en zelfs zes) cijfers, maar we hebben een aantal goedkopere modellen gezien, geschikt voor hobbyisten en ambachtslieden.

Bij SLA-afdrukken volgt een ultraviolette laser de vorm van het te bedrukken object, laag voor laag, op een UV-gevoelige hars (ook bekend als fotopolymeer of fotopolymeerhars) die zich in een bak of vat bevindt, en de aan de laser blootgestelde hars hardt uit om het afgedrukte object te vormen. De harsen zijn verkrijgbaar in flessen van 500 milliliter en 1 liter, met prijzen van printerfabrikanten vanaf ongeveer $ 100 per liter. Sommige fabrikanten hebben harsen geformuleerd voor sterkte, flexibiliteit, stijfheid en andere kwaliteiten, en dergelijke harsen verkopen meestal met een premium. Harsen hadden last van een beperkt kleurenpalet en bleven meestal beperkt tot zwart, grijs, wit en helder, hoewel er recentelijk enkele helderder gekleurde en metaalachtige harsen beschikbaar zijn gekomen.

DLP is een vorm van stereolithografie waarbij een projector in plaats van de laser als lichtbron wordt gebruikt, waarbij zichtbaar licht in plaats van ultraviolet wordt gebruikt. De projector, die gebruikmaakt van de DLP-technologie (Digital Light Processing) van Texas Instruments, projecteert een reeks afbeeldingen in een vat fotopolymeerhars vergelijkbaar met de harsen die worden gebruikt in SLA-afdrukken om het object laag voor laag te bouwen.

Nu je alles weet wat je moet weten over de meest populaire filamenten, lees je onze koopgids voor 3D-printers, met beoordelingen van de beste modellen die we onlangs hebben getest. Je kunt ook bekijken wat een vroege gebruiker te zeggen had over zijn tijd in 3D leren afdrukken.