Вы когда-нибудь задумывались, почему технология 3D-печати набирает силу и вытесняет устаревшие традиционные технологии производства?
Если попытаться перечислить причины этой трансформации, список наверняка начнётся с кастомизации. Люди ищут персонализации. Стандартизация их интересует меньше.
Именно благодаря этому изменению в поведении людей и способности технологии 3D-печати удовлетворять потребность людей в персонализации посредством кастомизации, она способна заменить традиционные производственные технологии, основанные на стандартизации.
Гибкость — скрытый фактор, лежащий в основе стремления людей к персонализации. И тот факт, что на рынке доступны гибкие материалы для 3D-печати, позволяющие создавать всё более гибкие детали и функциональные прототипы, для некоторых пользователей — источник чистого блаженства.
Примерами областей применения, где следует по достоинству оценить гибкость 3D-печати, являются одежда и протезы рук, напечатанные на 3D-принтере.
3D-печать резиной — это область, которая всё ещё находится в стадии исследований и развития. Однако пока у нас нет технологии 3D-печати резиной, и пока резина не станет полностью пригодной для печати, нам придётся обходиться альтернативными вариантами.
Согласно исследованиям, наиболее близкой альтернативой резине являются термопластичные эластомеры. Существует четыре типа гибких материалов, которые мы подробно рассмотрим в этой статье.
Эти гибкие материалы для 3D-печати называются TPU, TPC, TPA и Soft PLA. Начнём с краткого обзора гибких материалов для 3D-печати в целом.
Какая нить самая гибкая?
Выбор гибких нитей для вашего следующего проекта 3D-печати откроет перед вами целый мир новых возможностей для печати.
С помощью гибкой нити вы можете не только печатать самые разные предметы, но и, если у вас есть двух- или многоголовочный экструдер с принтером, вы можете печатать из этого материала совершенно удивительные вещи.
Детали и функциональные прототипы, такие как изготовленные на заказ шлепанцы, стресс-шарики или просто гасители вибрации, можно напечатать с помощью вашего принтера.
Если вы решили использовать нить Flexi для печати своих объектов, вы наверняка преуспеете в воплощении своих фантазий в реальность.
При таком количестве возможностей, доступных сегодня в этой области, трудно представить, сколько времени прошло с тех пор, как в сфере 3D-печати не было этого печатного материала.
Для пользователей печать гибкими филаментами в то время была настоящей головной болью. Эта проблема была обусловлена множеством факторов, которые сводились к одному общему факту: эти материалы очень мягкие.
Мягкость гибкого материала для 3D-печати делала его рискованным для печати на любом принтере, вместо этого требовалось что-то действительно надежное.
Большинство принтеров того времени сталкивались с проблемой эффекта проталкивания струны, так как всякий раз, когда вы проталкивали что-то не имеющее жесткости через сопло, оно изгибалось, скручивалось и сопротивлялось.
Каждый, кто знаком с выниманием нитки из иглы при шитье любого вида ткани, может почувствовать себя частью этого явления.
Помимо проблемы продавливающего эффекта, изготовление более мягких нитей, таких как ТПЭ, было поистине титанической задачей, особенно при хороших допусках.
Если вы учитываете недостаточные допуски и начинаете производство, есть вероятность, что изготовленная вами нить может подвергнуться некачественной детализации, застреванию и процессу экструзии.
Но ситуация изменилась: теперь существует целый ряд мягких нитей, некоторые из которых обладают эластичными свойствами и разной степенью мягкости. Мягкие PLA, TPU и TPE — лишь некоторые из них.
Твердость по Шору
Это распространенный критерий, который вы можете увидеть у производителей филамента рядом с названием своего материала для 3D-печати.
Твердость по Шору определяется как мера сопротивления каждого материала вдавливанию.
Эта шкала была придумана в прошлом, когда у людей не было отправной точки, когда они говорили о твердости какого-либо материала.
Таким образом, до того, как была изобретена твердость по Шору, людям приходилось ссылаться на свой опыт, чтобы объяснить другим твердость любого материала, с которым они проводили эксперименты, а не называть цифры.
Этот масштаб становится важным фактором при выборе материала формы для изготовления части функционального прототипа.
Так, например, если вы хотите выбрать между двумя видами резины для изготовления гипсовой формы стоящей балерины, твердость по Шору подскажет вам, что резина с короткой твердостью 70 А менее полезна, чем резина с твердостью по Шору 30 А.
Обычно при работе с нитями вы знаете, что рекомендуемая твердость по Шору для гибкого материала колеблется от 100А до 75А.
При этом, очевидно, что гибкий материал для 3D-печати, имеющий твердость по Шору 100А, будет тверже, чем имеющий 75А.
Что следует учитывать при покупке гибкой нити?
При покупке любой нити, не только гибкой, следует учитывать ряд факторов.
Вам следует начать с центральной точки, которая для вас наиболее важна, например, с качества материала, которое позволит создать хорошо выглядящую часть функционального прототипа.
Затем вам следует подумать о надежности цепочки поставок, т. е. материал, который вы используете один раз для 3D-печати, должен быть постоянно доступен, в противном случае вам придется использовать ограниченный запас материала для 3D-печати.
Учитывая все эти факторы, стоит обратить внимание на высокую эластичность и широкий выбор цветов. Ведь не каждый гибкий материал для 3D-печати доступен в желаемом вами цвете.
Рассмотрев все эти факторы, вы можете оценить уровень обслуживания клиентов и цены компании по сравнению с другими компаниями на рынке.
Теперь мы перечислим некоторые материалы, которые вы можете выбрать для печати гибкой детали или функционального прототипа.
Список гибких материалов для 3D-печати
Все перечисленные ниже материалы обладают такими основными характеристиками, как гибкость и мягкость. Они обладают превосходной усталостной прочностью и хорошими электрическими свойствами.
Они обладают исключительной виброизоляцией и ударопрочностью. Эти материалы устойчивы к химическим веществам и атмосферным воздействиям, а также обладают хорошей прочностью на разрыв и истирание.
Все они подлежат вторичной переработке и обладают хорошей амортизирующей способностью.
Необходимые условия для печати с использованием гибких 3D-печатных материалов
Перед печатью на этих материалах принтеру необходимо соблюдать некоторые стандарты.
Диапазон температур экструдера вашего принтера должен составлять от 210 до 260 градусов Цельсия, тогда как диапазон температур платформы должен составлять от температуры окружающей среды до 110 градусов Цельсия в зависимости от температуры стеклования материала, которым вы собираетесь печатать.
Рекомендуемая скорость печати при использовании гибких материалов может составлять от пяти миллиметров в секунду до тридцати миллиметров в секунду.
Экструдерная система вашего 3D-принтера должна иметь прямой привод, а также рекомендуется установить охлаждающий вентилятор для более быстрой постобработки деталей и функциональных прототипов, которые вы изготавливаете.
Проблемы при печати этими материалами
Конечно, есть некоторые моменты, которые следует учесть перед печатью этими материалами, учитывая трудности, с которыми пользователи сталкивались ранее.
-Известно, что термопластичные эластомеры плохо поддаются обработке экструдерами принтера.
- Они впитывают влагу, поэтому будьте готовы к тому, что отпечаток увеличится в размерах, если нить хранилась неправильно.
-Термопластичные эластомеры чувствительны к быстрым движениям, поэтому они могут деформироваться при проталкивании через экструдер.
ТПУ
ТПУ (термопластичный полиуретан). Он очень популярен на рынке, поэтому при покупке гибких нитей вы, скорее всего, столкнётесь именно с этим материалом чаще, чем с другими нитями.
Он известен на рынке тем, что обладает большей жесткостью и легче поддается экструзии, чем другие нити.
Этот материал обладает высокой прочностью и долговечностью. Он обладает высоким диапазоном эластичности — порядка 600–700%.
Твердость по Шору этого материала составляет от 60 А до 55 D. Он обладает прекрасными печатными свойствами, полупрозрачен.
Его химическая стойкость к воздействию природных жиров и масел делает его более подходящим для использования в 3D-принтерах. Этот материал обладает высокой износостойкостью.
При печати с использованием ТПУ рекомендуется поддерживать температуру принтера в диапазоне от 210 до 230 градусов Цельсия, а платформу — в диапазоне от температуры без подогрева до 60 градусов Цельсия.
Скорость печати, как уже упоминалось выше, должна составлять от пяти до тридцати миллиметров в секунду, а для обеспечения адгезии к столу рекомендуется использовать каптоновую или малярную ленту.
Экструдер должен быть с прямым приводом, а охлаждающий вентилятор не рекомендуется использовать, по крайней мере для первых слоев этого принтера.
ТПК
Они обозначают термопластичные сополиэфиры. С химической точки зрения это полиэфиры, состоящие из чередующихся случайных последовательностей длинноцепочечных или короткоцепочечных гликолей.
Жесткие сегменты этой части представляют собой короткоцепочечные сложноэфирные звенья, тогда как мягкие сегменты обычно представляют собой алифатические полиэфиры и полиэфиргликоли.
Поскольку этот гибкий материал для 3D-печати считается инженерным материалом, его не так часто встретишь, как ТПУ.
TPC имеет низкую плотность и диапазон упругости от 300 до 350%. Твёрдость по Шору варьируется от 40 до 72 D.
TPC демонстрирует хорошую устойчивость к химикатам и высокую прочность при хорошей термостойкости и устойчивости к температурам.
При печати с использованием TPC рекомендуется поддерживать температуру в диапазоне от 220 до 260 градусов Цельсия, температуру платформы в диапазоне от 90 до 110 градусов Цельсия, а диапазон скорости печати — такой же, как у TPU.
ТПА
Химический сополимер ТПЭ и нейлона, называемый термопластичным полиамидом, представляет собой сочетание гладкой и блестящей текстуры, получаемой от нейлона, и гибкости, являющейся преимуществом ТПЭ.
Он обладает высокой гибкостью и эластичностью в диапазоне от 370 до 497 процентов, твердостью по Шору в диапазоне от 75 до 63 А.
Он исключительно долговечен и обладает такими же печатными свойствами, как и TPC. Обладает хорошей термостойкостью и адгезией слоёв.
Температура экструдера принтера при печати этим материалом должна находиться в диапазоне от 220 до 230 градусов Цельсия, а температура платформы — в диапазоне от 30 до 60 градусов Цельсия.
Скорость печати вашего принтера может быть такой же, как рекомендовано при печати TPU и TPC.
Адгезионный слой принтера должен быть на основе ПВА, а экструдер может быть как с прямым приводом, так и с приводом Боудена.
Время публикации: 10 июля 2023 г.