Вы когда-нибудь задумывались, почему технология 3D-печати набирает популярность и вытесняет более старые традиционные методы производства?
Если попытаться перечислить причины происходящих изменений, список, несомненно, начнется с персонализации. Люди стремятся к индивидуальному подходу. Стандартизация их интересует меньше.
Именно благодаря этому изменению в поведении людей и способности технологии 3D-печати удовлетворять потребность людей в персонализации, посредством индивидуализации, она способна заменить традиционные производственные технологии, основанные на стандартизации.
Гибкость — это скрытый фактор, стоящий за стремлением людей к персонализации. И тот факт, что на рынке доступны гибкие материалы для 3D-печати, позволяющие пользователям разрабатывать все более гибкие детали и функциональные прототипы, является источником истинного счастья для некоторых пользователей.
3D-печатная одежда и 3D-печатные протезы рук — это примеры областей применения, где следует оценить гибкость 3D-печати.
3D-печать резиной — это область, которая все еще находится на стадии исследований и развития. Но пока у нас нет технологии 3D-печати резиной, и пока резина не станет полностью пригодной для печати, нам придется довольствоваться альтернативами.
Согласно исследованиям, ближайшей альтернативой резине являются термопластичные эластомеры. В этой статье мы подробно рассмотрим четыре различных типа гибких материалов.
Эти гибкие материалы для 3D-печати называются TPU, TPC, TPA и Soft PLA. Начнем с краткого обзора гибких материалов для 3D-печати в целом.
Какой филамент самый гибкий?
Выбор гибких филаментов для вашего следующего проекта 3D-печати откроет перед вами мир разнообразных возможностей для ваших изделий.
С помощью гибкого филамента можно печатать не только самые разные объекты, но и, если у вас принтер с двухголовочным или многоголовочным экструдером, вы сможете создавать поистине удивительные вещи из этого материала.
С помощью вашего принтера можно распечатать детали и функциональные прототипы, такие как шлепанцы на заказ, антистрессовые мячики или просто виброгасители.
Если вы полны решимости использовать гибкий филамент для печати ваших объектов, вы обязательно добьетесь успеха в воплощении своих замыслов в реальность.
Сегодня в этой области доступно так много вариантов, что трудно представить, сколько времени прошло бы в сфере 3D-печати без этого материала.
В те времена печать гибкими филаментами была для пользователей настоящей головной болью. Причиной тому были многие факторы, объединенные одним общим фактом: эти материалы очень мягкие.
Мягкость и гибкость материала для 3D-печати делали его использование рискованным при печати на любом принтере; вместо этого требовалось что-то действительно надежное.
В то время большинство принтеров сталкивались с проблемой эффекта «струны», поэтому всякий раз, когда вы проталкивали через сопло какой-либо непрочный материал, он изгибался, скручивался и сопротивлялся.
Каждый, кто знаком с процессом высыпания нитки из иглы при шитье любой ткани, может понять это явление.
Помимо проблемы эффекта выталкивания, производство более мягких нитей, таких как термоэластопласт (TPE), представляло собой чрезвычайно сложную задачу, особенно при соблюдении строгих допусков.
Если вы учтете низкую точность изготовления и начнете производство, есть вероятность, что произведенная вами нить может подвергнуться некачественной обработке, застреванию и неправильной экструзии.
Но ситуация изменилась, и сейчас существует целый ряд мягких филаментов, некоторые из которых даже обладают эластичными свойствами и различной степенью мягкости. В качестве примеров можно привести мягкий PLA, TPU и TPE.
Твердость по Шору
Это распространенный критерий, который производители филаментов могут указывать рядом с названием своего материала для 3D-печати.
Твердость по Шору определяется как мера сопротивления любого материала вдавливанию.
Эта шкала была изобретена в прошлом, когда у людей не было ориентира при определении твердости какого-либо материала.
Таким образом, до изобретения твердости по Шору людям приходилось объяснять другим твердость любого материала, с которым они экспериментировали, опираясь на свой опыт, а не называя конкретные числа.
Этот масштаб становится важным фактором при выборе материала для пресс-формы, используемой для изготовления детали функционального прототипа.
Например, если вы хотите выбрать между двумя видами каучука для изготовления гипсовой модели стоящей балерины, твердость по Шору покажет, что каучук с низкой твердостью 70 А менее пригоден, чем каучук с твердостью по Шору 30 А.
Как правило, при работе с нитями накаливания известно, что рекомендуемая твердость по Шору для гибкого материала колеблется в диапазоне от 100A до 75A.
При этом, очевидно, гибкий материал для 3D-печати с твердостью по Шору 100 Å будет тверже, чем материал с твердостью 75 Å.
Что следует учитывать при покупке гибкого филамента?
При покупке любого филамента, а не только гибкого, следует учитывать множество факторов.
Вам следует начать с центральной точки, которая для вас наиболее важна, например, с качества материала, которое обеспечит привлекательный внешний вид функционального прототипа.
Затем следует подумать о надежности цепочки поставок, то есть материал, который вы используете один раз для 3D-печати, должен быть постоянно доступен, иначе вы в конечном итоге израсходуете ограниченный объем материала для 3D-печати.
После рассмотрения этих факторов следует подумать о высокой эластичности и широком ассортименте цветов. Ведь не каждый гибкий материал для 3D-печати будет доступен в нужном вам цвете.
После рассмотрения всех этих факторов можно учесть качество обслуживания клиентов и ценовую политику компании по сравнению с другими компаниями на рынке.
Теперь перечислим некоторые материалы, которые можно выбрать для печати гибкой детали или функционального прототипа.
Список гибких материалов для 3D-печати
Все перечисленные ниже материалы обладают рядом основных характеристик, таких как гибкость и мягкость. Материалы отличаются превосходной устойчивостью к усталости и хорошими электрическими свойствами.
Они обладают исключительной виброгашением и ударопрочностью. Эти материалы устойчивы к химическим веществам и атмосферным воздействиям, обладают хорошей износостойкостью и устойчивостью к разрыву.
Все они подлежат переработке и обладают хорошей амортизирующей способностью.
Требования к принтеру для печати гибкими 3D-материалами
Перед печатью этими материалами необходимо установить на принтере ряд стандартных параметров.
Диапазон температур экструдера вашего принтера должен составлять от 210 до 260 градусов Цельсия, а диапазон температур платформы — от температуры окружающей среды до 110 градусов Цельсия в зависимости от температуры стеклования материала, который вы собираетесь печатать.
Рекомендуемая скорость печати при использовании гибких материалов может варьироваться от пяти до тридцати миллиметров в секунду.
Система экструдера вашего 3D-принтера должна быть с прямым приводом, и рекомендуется использовать вентилятор охлаждения для ускорения постобработки деталей и функциональных прототипов, которые вы изготавливаете.
Трудности при печати с использованием этих материалов.
Конечно, перед печатью с использованием этих материалов необходимо учесть некоторые моменты, учитывая трудности, с которыми сталкивались пользователи ранее.
Известно, что термопластичные эластомеры плохо обрабатываются экструдерами принтера.
-Они впитывают влагу, поэтому, если филамент хранится неправильно, ожидайте, что ваша деталь увеличится в размерах.
Термопластичные эластомеры чувствительны к резким движениям, поэтому они могут деформироваться при прохождении через экструдер.
ТПУ
TPU расшифровывается как термопластичный полиуретан. Он очень популярен на рынке, поэтому при покупке гибких волокон высока вероятность того, что вы будете чаще сталкиваться именно с этим материалом, а не с другими.
На рынке он известен своей большей жесткостью и способностью к более легкой экструзии по сравнению с другими типами филаментов.
Этот материал обладает достаточной прочностью и высокой износостойкостью. Диапазон его упругости составляет от 600 до 700 процентов.
Твердость этого материала по Шору колеблется от 60 А до 55 D. Он обладает отличной способностью к печати и является полупрозрачным.
Благодаря химической стойкости к природным смазкам и маслам, этот материал лучше подходит для использования с 3D-принтерами. Он также обладает высокой износостойкостью.
При печати TPU рекомендуется поддерживать температуру принтера в диапазоне от 210 до 230 градусов Цельсия, а температуру платформы — от ненагреваемой до 60 градусов Цельсия.
Скорость печати, как указано выше, должна составлять от пяти до тридцати миллиметров в секунду, а для лучшего сцепления с поверхностью рекомендуется использовать каптоновую или малярную ленту.
Экструдер должен быть с прямым приводом, а использование вентилятора охлаждения не рекомендуется, по крайней мере, для первых слоев, напечатанных на этом принтере.
ТПК
Они обозначают термопластичный сополиэстер. С химической точки зрения, это полиэфирные эфиры, имеющие чередующуюся последовательность гликолей случайной длины либо с длинными, либо с короткими цепями.
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 материалом инженерного класса, его можно встретить не так часто, как ТПУ.
TPC имеет низкую плотность и упругий диапазон от 300 до 350 процентов. Его твердость по Шору колеблется от 40 до 72 D.
TPC демонстрирует хорошую устойчивость к химическим веществам и высокую прочность, а также хорошую термическую стабильность и термостойкость.
При печати с использованием TPC рекомендуется поддерживать температуру в диапазоне от 220 до 260 градусов Цельсия, температуру стола в диапазоне от 90 до 110 градусов Цельсия и скорость печати, аналогичную скорости печати TPU.
ТПА
Термопластичный полиамид (ТПЭ) — это химический сополимер ТПЭ и нейлона, сочетающий в себе гладкую и блестящую текстуру нейлона и гибкость, являющуюся преимуществом ТПЭ.
Он обладает высокой гибкостью и эластичностью в диапазоне от 370 до 497 процентов, а также твердостью по Шору в диапазоне от 75 до 63 А.
Он исключительно прочный и демонстрирует качество печати на том же уровне, что и TPC. Обладает хорошей термостойкостью, а также адгезией слоев.
Температура экструдера принтера во время 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 и рекомендовано для печати TPU и TPC.
Адгезия к рабочей поверхности принтера должна обеспечиваться поливинилацетатом (PVA), а система экструдера может быть как с прямым приводом, так и с приводом Боудена.
Дата публикации: 10 июля 2023 г.