Пластик очень востребован в аддитивном производстве, благодаря своей низкой стоимости, пластичности, простоте обработки, водостойкости и т.д. В этой статье мы расскажем о том, какие материалы используются для 3D печати из пластика в наши дни. Например, технология FDM позволяет изготавливать детали путем экструзии пластиковых филаментов, что весьма востребовано при прототипировании. Для производства готовых изделий оптимальны технологии SLS (пластиковый порошок) и SLA (пластиковые смолы), обеспечивающие более высокое качество и точность печати. Также для 3D печати из пластика используют технологии Material Jetting (MJ) и Multi Jet Fusion (MJF).
1. ABS
ABS-филаменты — это самый распространенный вид пластика для 3D печати. Он встречается повсеместно: от автомобилей до чехлов смартфонов. Этот материал представляет собой термопластик с добавлением эластомеров на основе бутадиена, что позволяет сделать его более прочным и гибким. Также ABS доступен в форме порошка для SLS-печати и жидкости для SLA и PolyJet. В процессе материал нагревается до температуры от 230 до 260 градусов. Он сжимается при контакте с воздухом, поэтому для печати из него нужно предварительно нагреть лоток. Еще желательно использовать принтер с закрытой камерой, чтобы не допустить распространение частиц ABS-пластика по воздуху.
2. PLA
PLA или полилактид — это еще один популярный пластик для аддитивного производства, важной особенностью которого является его биоразлагаемость. Его производят из кукурузного крахмала и другого растительного сырья. PLA считается весьма удобным для FDM-печати, так как он не сжимается в процессе и доступен в широком разнообразии цветов. В отличие от ABS, он не требует подогрева лотка и плавится при меньшей температуре — от 190 до 230 С. Однако этот материал быстрее охлаждается и застывает, что усложняет его обработку. А еще качество изделий из PLA может ухудшаться при контакте с водой.
3. ASA
По своим свойствам этот пластик похож на ABS, однако он более устойчив к ультрафиолетовому излучению. 3D печать изделий из ASA также рекомендуется выполнять на лотке с подогревом, чтобы не допустить их деформации. Перед запуском печати следует выставить такие же настройки, как и для ABS. Работать с этим материалом обязательно нужно на принтере с закрытой камерой из-за образования вредных паров стирола.
4. PET
PET или полиэтилентерефталат чаще всего применяют для производства пластиковых бутылок. Еще этот полимер идеально подходит для изготовления пластиковых деталей, предназначенных для контакта с деревом. Более того, PET обладает высокой степенью жесткости и устойчив к химическому воздействию. Оптимальная температура печати из этого материала находится в диапазоне от 75 С до 90 С. В продаже он встречается в виде полупрозрачных филаментов с разными маркировками — PETG, PETE и PETT. Среди других преимуществ этого пластика можно отметить 100% перерабатываемость и отсутствие какого-либо запаха.
5. PETG
PETG или гликозилированный полиэстер — это перерабатываемый термопласт, активно используемый в аддитивном производстве. Он сочетает в себе прочность ABS и простоту обработки PLA, а по своей химической структуре идентичен PET. Добавление гликоля позволяет сделать его менее хрупким и более функциональным.
6. Поликарбонат (PC)
Поликарбонат — это высокопрочный полимер, оптимально подходящий для промышленного применения. Он имеет хорошую термостойкость, начиная деформироваться при температуре от 150 С. Однако этот материал склонен впитывать влагу из воздуха, что может негативно повлиять на его свойства. Впрочем, PC высоко ценится в индустрии 3D печати за свою прочность и прозрачность. Его плотность ниже, чем у стекла, поэтому он весьма востребован для производства предметов оптики, защитных экранов или декоративных объектов.
7. Высокопроизводительные полимеры (PEEK, PEKK, ULTEM)
Развитие технологий 3D печати позволило изобрести ряд высокопроизводительных полимеров, по своим характеристикам близких к металлам. В их число входят пластики PEEK, PEKK и ULTEM, имеющие очень высокие показатели стойкости к механическому и термическому воздействию. Они чрезвычайно прочные и при этом заметно легче металлов. Такие преимущества делают их востребованными во многих отраслях, включая автомобилестроение, аэрокосмонавтику и медицину. Из-за своих качеств эти полимеры не подходят для бытовой FDM-печати. Для работы с ними 3D принтер должен быть оснащен лотком с подогревом как минимум до 230 С, экструдером с температурой от 350 С и закрытой камерой.
8. Полипропилен (PP)
Полипропилен — это еще один термопласт, широко используемый в автомобилестроении, текстильной промышленности и многих других отраслях. Он востребован за счет своей прочности и гибкости, а также стойкости к истиранию. Недостатками PP считаются его низкая термостойкость и чувствительность к ультрафиолету. Для устранения этих дефектов производители разработали ряд материалов с подобными свойствами, имеющие повышенную стойкость к физическому и механическому воздействию.
9. Нейлон
Нейлон или полиамид — это синтетический материал с хорошим балансом химических и механических свойств. Его часто используют для 3D печати в виде белого гранулированного порошка при помощи технологии SLS. Еще одна разновидность нейлона задействуется для FDM-печати в виде филаментов. Биосовместимость полиамида позволяет производить из него изделия, контактирующие с пищевыми продуктами (кроме алкогольной продукции). Кроме того, нейлон востребован при изготовлении разных деталей для аэрокосмонавтики, автомобилестроения, робототехники, медицинских протезов и т.д.
10. Композиты
Этот вид пластиков оптимально подходит для производства легких, но прочных изделий. Его часто используют для 3D печати из пластика, так как композиты позволяют изготавливать детали с достойными показателями прочности и жесткости. Содержащиеся в них волокна укрепляют материал, но не утяжеляют его. Существует два типа композитов — с короткими и длинными волокнами. В первом случае материал состоит из укороченных волокон (менее миллиметра в длину), его часто смешивают с термопластами: нейлоном, ABS или PLA. Смесь волокна с термопластами позволяет изготавливать ряд высокофункциональных материалов, включая углеродное волокно, стекловолокно и кевлар.
11. Гибридные пластики
Гибриды — это смесь разных видов пластика со сторонними материалами для получения новых цветов, дизайна или свойств. Часто они изготавливаются на основе PLA, в пропорции 70 на 30. В качестве примера можно привести древесные филаменты, куда добавляют бамбук, пробковое дерево или другие природные материалы. В сочетании с PLA они обеспечивают изделиям более органическую текстуру. Другой тип гибридов включает порошки из меди, бронзы, серебра или иных металлов, обрабатываемые при помощи технологии FDM.
12. Алюминид
Этот материал представляет собой смесь полиамидов и алюминиевого порошка, обрабатываемую при помощи SLS-печати. Изделия из алюминида имеют пористую поверхность и зернистый вид, а также достойную прочность и термостойкость (выдерживают температуру до 172 С). Еще они нуждаются в постобработке методами шлифования, фрезерования или грунтовки. Материал подходит для изготовления объектов со сложной геометрической формой — пробных образцов или мелкосерийного производства готовых изделий.
13. Растворимые пластики
Этот тип пластиков имеет способность растворяться в процессе химической реакции. В 3D печати сейчас используют два основных вида таких материалов: HIPS и PVA. Первый сочетают с ABS-пластиком, для его растворения используют лимонен. Второй комбинируется с PLA-пластиком и растворяется под воздействием обычной воды. Также высокую популярность набирают BVOH-филаменты, так как они растворяются в воде лучше, чем PVA.
14. Гибкие пластики
Гибкие пластики похожи на PLA, но обычно изготавливаются из TPE или TPU. Они весьма востребованы в 3D печати, так как позволяют создавать деформируемые объекты, которые часто используются в модной индустрии. Данный материал включает широкий спектр разновидностей с разными показателями жесткости.
15. Смолы
Фотополимерные смолы часто используются для разных технологий 3D печати: SLA, DLP, PolyJet. По характеристикам такие материалы похожи на ABS-пластики: они имеют красивый внешний вид, но средние механические свойства. Есть и специализированные смолы для стоматологии и инжиниринга. Отменная гибкость и пластичность смол позволяет применять их и в ювелирном деле. На рынке сейчас можно найти фотополимеры с разными свойствами: высокой ударопрочностью, эластичностью, термостойкостью и т.д.
