Vyberáte materiál pre 3D tlač?

Možností je skutočne mnoho a je potrebné sa  rozhodnúť správne

Na trhu je množstvo materiálov rôznych mechanických alebo chemických vlastností, farebných odtieňov ale i kompozitných materiálov. Materiály pre existujúce a stále dostupnejšie technológie 3D tlače (prehľad využívaných technológií na konci tejto stránky) sú predmetom neustálych inovácií. Niektoré vyžadujú uzatvorenú tlačovú komoru so stabilnou teplotou, iné špecifickú úpravu tlačovej podložky. Ich správny výber patrí k rozhodne najdôležitejším elementom pre úspešnú 3D tlač. Kľúčovým je vzájomne zladiť používanú tlačiareň so správnym materiálom a požadovanými vlastnosťami vytlačeného dielu. Najčastejšia a najznámejšia technológia využíva tavenie alebo zmäkčovanie materiálu na tvorbu požadovaných vrstiev. K tlači precíznejších výtlačkov slúži vytvrdzovanie živice UV laserom. Na popularite narastá technológia 3D tlače z kovu. Pre jednoduchšiu orientáciu v množstve ponúkaných materiálov a ich vlastnosťami vám prinášame prehľad tých najbežnejších materiálov. Čím sú podmienky pre vytlačený diel náročnejšie, tým je vhodnejšie obrátiť sa na špecialistu 3D tlače, ktorý vám pomôže s výberom optimálneho riešenia pre konkrétny projekt.

Na našom eshope nájdete veľmi pestrú ponuku tlačových strún od špičkových výrobcov – od základných až po kompozity a ultrapolyméry. Existujú značky ako BASF, Kimya, Fillamentum, Ultimaker, Polymaker, atď. Dopĺňa ho široký sortiment živíc spoločnosti Formlabs.

Dočasne sme pre vás znížili ceny na vybrané materiály – vyskúšajte ich na svojich projektoch!

Najjednoduchšie tlačové materiály na začiatok

Najobľúbenejším a dobre známym materiálom pre stolovú 3D tlačiareň je bez pochýb PLA (polylaktid). Tento polymér vďačí za to svojim vlastnostiam, na čele s veľmi ľahkou tlačou i na najjednoduchších tlačiarňach, zanedbateľnému zápachu pri spracovaní a širokej palete farieb v ponuke. Materiál je biologicky plne odbúrateľný, vyrábaný z kukuričného/zemiakového škrobu či cukrovej trstiny. Potenciálnou nevýhodou je jeho krehkosť a tepelná odolnosť, ktorá je viditeľná už na priamom slnečnom žiarení.

V automobilovej spoločnosti Continental využili 3D tlač z PLA materiálu na priebežnú kontrolu tvarovaných hadíc. Založením kontrolovaného dielu do prípravku je operátor výroby schopný jednoducho a rýchlo vyhodnotiť správnu geometriu a dĺžku hadice.

Doba tlače z materiálu PLA (tryska 0,4 mm, vrstva 0,2 mm) je cca 16 hodín. Prípravok vytlačený na zariadení Ultimaker S5 Pro Bundle stojí zlomok dielu vyrobeného tradičnými metódami.

Do skupiny konštrukčných materiálov patrí skupina materiálov ABSPETG. Ich pridanou vlastnosťou môže byť ochrana proti elektrostatickému výboju. Disponuje rozličným farebným prevedením a vďaka jeho vlastnostiam ako sú pevný a hladký povrch či odolnosť voči chemikáliám a teplotným podmienkam je vhodným riešením do tvrdých podmienok priemyselného prostredia. Spolu s materiálom ABS je vhodný všade tam, kde vyžadujeme ochranu proti elektrostatickému výboju. Výtlačok má tak vhodný povrchový odpor.

Pružné materiály pre namáhané diely

Tlačové struny z TPU (termoplastický polyuretán) a iných pružných materiálov už vyžadujú trochu skúseností s prípravou modelu, ale umožňujú tlačiť diely, ktoré sú veľmi odolné voči opotrebovaniu a oderu. Je vhodný pre tesnenie a má tiež dobrú chemickú odolnosť.

Materiály poskytujúce tvarovú slobodu

Výhodou dvojtryskovej tlače je tlač podporných materiálov. PVA, polyvinylalkohol je rozpustný vo vode, takže odstránenie podpier je takmer bez ďalšej práce. Tento materiál je však náchylný na vlhkosť. Breakaway podporný materiál je taktiež jednoducho odstrániteľný materiál, časovo nenáročný. Má dobré vizuálne vlastnosti, s vyššou teplotou vody sa rozpúšťanie urýchľuje.  Funguje dobre s PLA. Vodou vyplatiteľné podpery – materiál BVOH ponúka napr. výrobca BASF alebo Polymaker.

Vysoko pevné a odolné diely

Na priemyselných tlačiarňach je možné tlačiť z vysoko pevného a odolného materiálu Onyx, čo je plnený nylon. Prinášajú širokú paletu materiálových kombinácií. Namáhané časti sú vystužované spojitými vláknami z karbónu s výborným pomerom pevnosti voči hmotnosti, kevlaru odolného proti obrusovaniu alebo zo sklených vlákien, ktoré môžu byť aj v prevedení s vysokou tepelnou odolnosťou požadovanou v automobilovom, leteckom a kozmickom priemysle. Do výtlačkov môžete podľa potreby vkladať kovové púzdra (napr. závitové či klzné), prípadne časti elektroniky. Napokon sú výtlačky veľmi presné a spĺňajú požiadavky náročnejších projektov. Špičkové 3D tlačené plastové kompozity s vkladaným spojitým vláknom dokážu so svojimi mechanickými vlastnosťami konkurovať aj niektorým kovovým dielom – za zlomok ich ceny.

DronySIT využíva technológiu Markforged, ktorá umožňuje výrobu dielov z  vysoko odolných kompozít.  Využíva sa predovšetkým na výrobu leteckej pumovnice, z  ktorej drony zhadzujú špeciálne čidlá do miest nebezpečných havárií. Okrem vývoja prieskumných dronov pomáhajúcich riešiť záchranárom zložité situácie v  nebezpečných podmienkach.

Unikátne protézy pre kone navrhnuté Jakubom Ševčíkom boli taktiež vytvorené z kompozitných materiálov. Bez týchto zdravotníckych pomôcok by niektoré zranené a choré kone museli byť dokonca utratené. Tradičné kovové a gumové podkovy na špeciálne účely sú veľmi ťažké a náročné na výrobu. 3D tlač z plnených termoplastov a kompozitov vystužených uhlíkovými vláknami je v porovnaní s nimi oveľa výhodnejšia – výtlačky sú ľahšie, lacnejšie, rýchlejšie sa vyrábajú a v prípade potreby sa dajú ľahko dodatočne upraviť.

Rýchle a detailné výtlačky s hladkými povrchmi

Stereolitografia (skratka SLA) je dnes dobre dostupnou technológiou pre stolové aj produkčné a priemyselné 3D tlačiarne. 3D tlač zo živice tvrdenej svetlom (laserom – SLA alebo digitálnym projektorom – DLP) patrí medzi stále obľúbenejšiu technológiu – hlavne pre precízne výtlačky s ostrými detailmi a hladkými povrchmi. Neustále sa rozširuje ponuka svetlocitlivých termosetov – od modelárskych živíc s voliteľným odtieňom či priehľadnosťou cez konštrukčné materiály s posilnenými mechanickými vlastnosťami až po lekárske materiály so zaručenou biokompatibilitou.

Štandardné živice sú optimálne pre precízne detaily, hladké povrchy, bežné výtlačky bez dodatočného vytvrdzovania. Využívajú sa v lekárskom, dentálnom, konštrukčnom či dokonca šperkárskom odvetví. V už spomínanej spoločnosti DronySIT sú využívané materiály Tough, Durable a Flexible ponúkajúce veľmi rôznorodé mechanické vlastnosti u detailných výtlačkov s hladkými povrchmi.

Nadštandardne odolné polyméry voči tlaku, vyšším teplotám a oderu

V prevádzke spoločnosti Heinz-Glas Decor musí diel vydržať tlak pri uchopení flakónu, otvorenému plameňu pri pálení skla a vytvrdzovaniu potlače priemyselným UV žiarením. Pre komponenty na vstrekovanie plastov bolo kľúčové nájsť správny materiál, ktorý by spĺňal požiadavky klienta: odolnosť voči tlaku a vyšším teplotám alebo odolnosť voči oderu – pri zachovaní relatívne malej plochy. Špecifickou požiadavkou bolo vytvoriť komponenty z kombinácie materiálov s pevnou základňou a súčasne mäkkým úchopom.

Štandardne sa prípravky vyrábajú konvenčným obrábaním. Začlenením 3D tlače do sériovej výroby vznikla úspora 50 až 70% z ceny prípravkov. Súčasne došlo k významnému skráteniu času potrebného pre vybavenie linky pri častých zmenách produktu. 3D tlač prebieha prevažne z odolných materiálov Kimya PEKK-SC, Kimya PEI-1010 a Kimya PEI-9085. Materiál cyklicky a krátkodobo odoláva teplotám okolo 200°C a UV žiareniu. Počet cyklov, ktoré prípravok vydrží, sa pohybuje v desiatkach tisíc.

Rozsah materiálov a aditívnych výrobných technológií je veľmi široký a takmer niet mesiaca, kedy by sa neobjavila nová metóda. Stále platí, že dobre premyslený výber technológie – pre veľmi špecifický projekt – zvyčajne prináša rýchlu návratnosť investícií. Rôzne technológie a materiály sa dajú pohodlne kombinovať a 3D tlač sa dá rozšíriť podľa aktuálnych potrieb.