Конспект - Инженерные пластики для 3D-печати. Чем печатают инженеры на производствах? Основы 3D-печати. Часть 3

Содержание

Краткое резюме
Специализированные филаменты для 3D-печати
Композитные филаменты
Итоги

Краткое резюме

В этом видео рассматриваются специализированные филаменты для FDM/FFF 3D-печати, которые отличаются от универсальных материалов и часто требуют особых условий печати. Обсуждаются свойства, сферы применения, рекомендации по печати и особенности работы с такими материалами как PVA, восковые филаменты, нейлон, ASA, полипропилен, поликарбонат, полиформальдегид, PMMA, высокотемпературные пластики (PEEK, PEKK, ULTEM), а также различные композитные филаменты с наполнителями (металлы, углеволокно, токопроводящие элементы). Видео акцентирует внимание на сложности работы с некоторыми материалами, необходимости сушки, использовании закрытых камер и замен сопел для композитов.

Специализированные филаменты для 3D-печати

PVA – растворимый в воде поддерживающий материал 💧

PVA — поливиниловый спирт — уникален тем, что полностью растворяется в воде. Его применяют исключительно для печати поддерживающих структур на принтерах с двумя экструдером, что позволяет создавать сложные формы, недоступные при односторонней печати.

«Материал выполняет свою поддерживающую функцию, а затем просто растворяется, оставляя идеально сформированную деталь.»

Рекомендации по печати:

Сушка 6-8 часов при 60–80°C,
Температура сопла 160–240°C,
Обдув и клей для лучшего сцепления,
Не сочетается с ABS и полипропиленом,
К дорогостоящим филаментам относится дороже HIPS и SBS.

Восковой филамент 🕯️

Используется для создания мастер-моделей при литье. Напечатанная восковая модель заливается гипсом, после затвердевания прогревается, воск выжигается, а форма становится основой для металлических изделий.

Температура сопла 90–130°C (многие принтеры не могут достичь таких низких температур),
Температура стола для первого слоя 80–100°C и лучше отключать нагрев после первого слоя,
Высокая чувствительность к температуре,
Цена вдвое выше PLA и ABS.

Нейлон (полиамиды) – прочный и износостойкий материал 🧵

Обладает высокой прочностью, низким коэффициентом трения и износостойкостью, подходящей для функциональных деталей.

Основные особенности:

Очень гигроскопичный, требует тщательной сушки и хранения без влажности,
Рекомендуется закрытая камера, минимальный обдув (до 20% мощности),
Температура сопла 240–270°C, температура стола 90–110°C,
Может выделять вредные вещества — необходима вентиляция,
Цена в 2–3 раза выше PLA.

ASA – UV-устойчивый заменитель ABS ☀️

ASA похож по свойствам на ABS, но устойчивее к ультрафиолетовому излучению, популярный в автомобильной промышленности.

Рекомендации:

Нужна закрытая камера для минимизации усадки,
Сушка перед печатью обязательна,
Температура сопла 230–260°C, температура стола 80–110°C,
Не рекомендуется обдув,
Легко обрабатывается, в том числе ацетоном.

Полипропилен (PP) – износостойкий и химически стойкий материал 🧴

Широко применяется в промышленности благодаря низкой плотности, химической стабильности и износостойкости.

Особенности:

Диапазон сопла 205–270°C, температура стола 80–100°C,
Лучшее адгезивное покрытие — полипропиленовый скотч,
Склонность к усадке, рекомендована закрытая камера,
Абсолютно не подходит для морозильников и постоянного воздействия солнечного света.

Поликарбонат (PC) – сверхпрочный и термостойкий материал 🔥

Используется в производстве бронированного стекла и военной техники.

Температура сопла 280–310°C,
Требует металлического термобарьерного сопла,
Температура стола 80–150°C,
Необходима закрытая и подогреваемая камера,
Очень чувствителен к резким температурным перепадам,
Обдув не рекомендуется.

Полиформальдегид (POM) – полиоксихлорид 🔩

Подходит для износостойких деталей механизмов (например, шестеренок).

Менее гигроскопичен, но требует сушки,
Температура сопла 220–270°C,
Температура стола 100–120°C,
Очень высокие требования к адгезии,
Рекомендуется закрытая камера,
Обдув нежелателен,
В процессе печати выделяет токсичный формальдегид.

PMMA (оргстекло) – прозрачный декоративный и функциональный материал 🌟

Используется для декоративных целей и выжигаемых мастер-моделей.

Температура сопла 225–250°C,
Температура стола 60–110°C,
Требуется сушка 6–8 часов при 60–80°C,
Высокая термостойкость (до 100°C),
Хорошо обрабатывается ацетоном для повышения прозрачности.

Высокотемпературные пластики: PEEK, PEKK, ULTEM 🧪

PEEK (полиэфир эфир кетон): выдерживает длительный нагрев до ~150°C и кратковременно — до сотен градусов; класс горючести V0.
Требует сложного оборудования: сушка при 120–150°C, температура сопла до 270°C, активная термокамера с подогревом до 150°C и выше.
Необходимость отжига с медленным охлаждением для получения максимальных свойств.
Очень высокая цена и особые условия печати.
Повышенная прочность и химическая стойкость — замена металлопродукции.
PEKK похож на PEEK, но легче в печати, температура сопла 360–380°C, также требует отжига.
ULTEM (PEI) — биосовместимый, устойчивый к нагреву, класс горючести V0, широко используется в авиа и космической промышленности.

Композитные филаменты

Особенности композитов 🧩

Требуют смены сопла на титановое или стальное из-за высокого износа,
Чем больше диаметр сопла — тем выше надежность печати,
Наполнители могут быть керамическими, металлическими, древесными, перламутровыми, углеволоконными и стекловолоконными,
Чаще декоративны, при этом расширяют тактильные и визуальные свойства изделий.

Металлические композиты и печать металлом 🔩🏭

Содержат до 70-80% металлической крошки,
После печати деталь запекается в муфельной печи, где полимер выжигается, а металл спекается,
Позволяют получить металлические изделия на бюджетном FDM-принтере с заменой сопла,
Существенная усадка до десятков процентов — требует точных расчетов и постобработки,
Результаты чаще декоративные, чем функциональные.

Токопроводящие филаменты ⚡

Наполнены углеродными нанотрубками,
Используются для печати печатных плат, электрических цепей, DIY-проектов с электроникой,
Позволяют интегрировать проводящие элементы прямо в 3D-печатные детали,
Недороги и доступны.

Композиты со стекловолокном и углеволокном 💪

Усиливают механические свойства,
Добавляются в PLA, TPU, ABS, нейлон, ULTEM, PEEK, HIPS,
TPU становится менее эластичным, но более прочным,
Волоконные наполнители снижают сложность печати некоторых материалов, повышают стабильность,
Очень абразивны для сопел, требуют специальные компоненты.

Итоги

Видео подробно рассматривает широкий спектр специализированных филаментов для FDM/FFF 3D-печати, раскрывая их свойства, области применения и рекомендации по работе. Большинство таких материалов требуют особых условий: предварительной сушки, закрытых и подогреваемых камер, замены сопел на более износостойкие. Благодаря своим уникальным свойствам они позволяют создавать функциональные, высокопрочные, термостойкие, а иногда и полностью металлические изделия, выходящие за рамки возможностей классического PLA или ABS.

«Фантастические свойства специализированных филаментов с лихвой компенсируют все сложности их печати.»

Знание особенностей каждого материала и правильная подготовка принтера помогут максимально раскрыть потенциал этих современных материалов.