Rodzaje filamentów do druku 3D: właściwości i zastosowania
Dobór filamentu decyduje o właściwościach gotowego wydruku — jego wytrzymałości, elastyczności, odporności na temperaturę i chemikalia. Poniżej omówiono najczęściej stosowane tworzywa w drukarkach FDM.
Szpule filamentu różnych typów. Źródło: Wikimedia Commons, licencja CC
PLA – polikwas mlekowy
PLA (kwas polimlekowy) to najczęściej wybierany materiał dla drukarek FDM. Jest produkowany z surowców odnawialnych — skrobi kukurydzianej lub trzciny cukrowej. Drukuje się go w temperaturze dyszy między 190 a 220°C, bez konieczności stosowania podgrzewanego stołu roboczego.
Wydruki z PLA cechują się dobrą sztywnością i stosunkowo niskim skurczem w trakcie chłodzenia, co przekłada się na dokładność wymiarową. Ograniczeniem jest niska odporność termiczna — deformacja pojawia się już przy temperaturach powyżej 55–60°C, co wyklucza stosowanie PLA w elementach narażonych na ciepło.
Typowe zastosowania PLA
- Modele prezentacyjne i wizualizacje
- Makiety architektoniczne
- Elementy edukacyjne i dydaktyczne
- Prototypy wstępne przed testem mechanicznym
ABS – akrylonitryl-butadien-styren
ABS charakteryzuje się wyższą odpornością termiczną niż PLA — zaczyna się odkształcać w okolicach 100°C. Temperatura dyszy przy druku wynosi zazwyczaj 220–250°C, a stół powinien być ogrzewany do 80–110°C. Materiał wydziela podczas druku nieprzyjemny zapach, dlatego zalecane jest stosowanie drukarek z obudową i wentylacją.
Istotnym problemem przy pracy z ABS jest duży skurcz — elementy mogą odklejać się od stołu lub pękać podczas druku. Poprawne wyniki uzyskuje się w drukarkach z zamkniętą komorą, które utrzymują stabilną temperaturę otoczenia.
PETG – politereftalan etylenu z glikolem
PETG łączy cechy PLA i ABS: łatwość druku zbliżoną do pierwszego z nich i odporność mechaniczną zbliżoną do drugiego. Temperatura dyszy mieści się w zakresie 230–250°C, stół roboczy podgrzewa się do 70–80°C. Materiał charakteryzuje się dobrą przyczepnością między warstwami i stosunkowo małym skurczem.
PETG jest odporny na wiele środków chemicznych, w tym rozcieńczone kwasy i zasady, co czyni go użytecznym przy produkcji opakowań laboratoryjnych i elementów mających kontakt z mediami. W Polsce jest często wybierany przez druk usługowy jako kompromis między łatwością obróbki a właściwościami użytkowymi.
Drukarka FDM ze szpulami filamentu. Źródło: Wikimedia Commons, licencja CC
TPU – termoplastyczny poliuretan
TPU to materiał elastyczny — wydruki z niego cechują się zdolnością do odkształcania bez pękania. Twardość Shore'a filamentów TPU waha się zazwyczaj między 85A a 95A. Drukowanie wymaga niskiej prędkości podawania (15–30 mm/s) i bezpośredniego podajnika (direct drive), ponieważ elastyczność materiału powoduje problemy w ekstruderach bowden.
Zastosowania obejmują uszczelki, osłony ochronne, wkładki do butów sportowych oraz komponenty narażone na wibracje lub wielokrotne odkształcenia.
Nylon (PA) i kompozyty
Nylon wyróżnia się wysoką wytrzymałością mechaniczną i odpornością na ścieranie. Jego druk jest wymagający — materiał silnie absorbuje wilgoć z otoczenia, co prowadzi do degradacji jakości wydruku. Przed użyciem filament wymaga suszenia w temperaturze 70–80°C przez kilka godzin. Temperatura dyszy wynosi 240–270°C.
Kompozyty — filamenty z domieszką włókna węglowego, szklanego lub kevlarowego — oferują zwiększoną sztywność lub wytrzymałość. Dysze standardowe ze stali nierdzewnej ulegają szybkiemu zużyciu przy druku materiałów abrazyjnych; konieczne jest stosowanie dysz z węglika wolframu lub mosiądzu niklowanego.
Tabela porównawcza podstawowych parametrów
| Materiał | Temp. dyszy (°C) | Temp. stołu (°C) | Odporność termiczna | Trudność druku |
|---|---|---|---|---|
| PLA | 190–220 | 0–60 | niska (~60°C) | niska |
| ABS | 220–250 | 80–110 | średnia (~100°C) | wysoka |
| PETG | 230–250 | 70–80 | średnia (~80°C) | niska–średnia |
| TPU | 220–235 | 30–60 | średnia (~80°C) | średnia |
| Nylon | 240–270 | 70–90 | wysoka (~120°C) | wysoka |
Przechowywanie filamentów
Większość filamentów, z wyjątkiem PLA, wymaga szczelnego przechowywania z pochłaniaczem wilgoci. Materiały higroskopijne (nylon, PETG, PVA) wchłaniają wodę z powietrza, co objawia się pęcznieniem filamentu, pryskaniem stopiwa i pogorszeniem wyglądu powierzchni wydruku. Zalecane jest przechowywanie w hermetycznych pojemnikach lub specjalnych suszarkach utrzymujących wilgotność poniżej 15% RH.