Czy zastanawiałeś się kiedyś, dlaczego technologia druku 3D zyskuje na sile i zastępuje starsze, tradycyjne technologie produkcyjne?
Jeśli spróbujesz wypisać powody, dla których zachodzi ta transformacja, lista z pewnością zacznie się od dostosowywania. Ludzie szukają personalizacji. Są mniej zainteresowani standaryzacją.
I właśnie dzięki tej zmianie zachowań ludzi i zdolności technologii druku 3D do zaspokojenia ludzkiej potrzeby personalizacji poprzez dostosowywanie, jest ona w stanie zastąpić tradycyjne technologie produkcyjne oparte na standaryzacji.
Elastyczność to ukryty czynnik stojący za dążeniem ludzi do personalizacji. A fakt, że na rynku dostępny jest elastyczny materiał do druku 3D, umożliwiający użytkownikom opracowywanie coraz bardziej elastycznych części i funkcjonalnych prototypów, jest dla niektórych źródłem czystej błogości.
Moda drukowana w 3D i protezy ramion drukowane w 3D to przykłady zastosowań, w których warto docenić elastyczność druku 3D.
Druk 3D na gumie to dziedzina, która wciąż jest przedmiotem badań i nie została jeszcze rozwinięta. Ale na razie nie mamy technologii drukowania 3D gumy, dopóki guma nie będzie w pełni nadawała się do druku, będziemy musieli radzić sobie z alternatywami.
Jak wynika z badań, najbliższe alternatywy dla gumy nazywane są elastomerami termoplastycznymi. Istnieją cztery różne typy elastycznych materiałów, którym przyjrzymy się szczegółowo w tym artykule.
Te elastyczne materiały do druku 3D nazywane są TPU, TPC, TPA i Soft PLA. Zaczniemy od przedstawienia ogólnych informacji na temat elastycznych materiałów do drukowania 3D.
Jaki jest najbardziej elastyczny Filament?
Wybór elastycznych włókien do następnego projektu drukowania 3D otworzy przed Tobą świat różnych możliwości drukowania.
Za pomocą elastycznego włókna możesz nie tylko drukować wiele różnych obiektów, ale także, jeśli masz dwu- lub wielogłowicową wytłaczarkę zawierającą drukarkę, możesz drukować całkiem niesamowite rzeczy przy użyciu tego materiału.
Części i prototypy funkcjonalne, takie jak wykonane na zamówienie klapki, głowice kulkowe lub po prostu tłumiki drgań, można drukować za pomocą drukarki.
Jeśli jesteś zdeterminowany, aby włączyć Flexi do drukowania swoich obiektów, z pewnością odniesiesz sukces, zbliżając swoje wyobrażenia do rzeczywistości.
Przy tak wielu możliwościach dostępnych dziś w tej dziedzinie, trudno byłoby sobie wyobrazić czas, jaki minął już w dziedzinie druku 3D bez tego materiału drukarskiego.
Dla użytkowników drukowanie przy użyciu elastycznych włókien było wówczas udręką. Ból wynikał z wielu czynników, które splatały się wokół jednego wspólnego faktu, że te materiały są bardzo miękkie.
Miękkość elastycznego materiału do drukowania 3D sprawiała, że drukowanie ich na dowolnej drukarce było ryzykowne, zamiast tego potrzebowano czegoś naprawdę niezawodnego.
Większość drukarzy w tamtych czasach borykała się z problemem efektu pchania sznurka, więc ilekroć w tym czasie wpychano coś bez żadnej sztywności przez dyszę, wyginało się, skręcało i walczyło z tym.
Z tym zjawiskiem może się utożsamić każdy, kto zna wylewanie nici z igły do szycia dowolnego materiału.
Oprócz problemu efektu wypychania, produkcja bardziej miękkich włókien, takich jak TPE, była bardzo herkulesowym zadaniem, zwłaszcza przy dobrych tolerancjach.
Jeśli weźmiesz pod uwagę słabą tolerancję i rozpoczniesz produkcję, istnieje ryzyko, że wyprodukowany przez Ciebie włókno będzie musiał zostać poddany nieprawidłowemu procesowi detalowania, zakleszczania i wytłaczania.
Ale wszystko się zmieniło, obecnie istnieje cała gama miękkich włókien, niektóre nawet o właściwościach elastycznych i różnym stopniu miękkości. Miękkie PLA, TPU i TPE to tylko niektóre przykłady.
Twardość Shore’a
Jest to częste kryterium, które można spotkać u producentów filamentów wymieniających obok nazwy swojego materiału do druku 3D.
Twardość Shore'a jest definiowana jako miara odporności każdego materiału na wgniecenie.
Skala ta została wynaleziona w przeszłości, kiedy ludzie nie mieli odniesienia, mówiąc o twardości jakiegokolwiek materiału.
Tak więc, zanim wynaleziono twardość Shore'a, ludzie musieli wykorzystywać swoje doświadczenia innym, aby wyjaśnić twardość dowolnego materiału, z którym eksperymentowali, zamiast podawać liczbę.
Skala ta staje się ważnym czynnikiem przy rozważaniu, jaki materiał na formę wybrać do produkcji części funkcjonalnego prototypu.
Na przykład, jeśli chcesz wybrać pomiędzy dwiema gumami do wykonania formy gipsowej stojącej baleriny, twardość Shore'a podpowie Ci, że guma o krótkiej twardości 70 A jest mniej przydatna niż guma o twardości Shore'a 30 A.
Zwykle mając do czynienia z włóknami, wiesz, że zalecana twardość Shore'a elastycznego materiału waha się od 100 A do 75 A.
Przy czym oczywiście elastyczny materiał do druku 3D, który ma twardość Shore'a 100A, byłby twardszy niż ten mający 75A.
Co wziąć pod uwagę przy zakupie elastycznego Filamentu?
Kupując dowolny żarnik, nie tylko elastyczny, należy wziąć pod uwagę wiele czynników.
Powinieneś zacząć od najważniejszego dla Ciebie punktu centralnego, na przykład jakości materiału, który zaowocuje dobrze wyglądającą częścią funkcjonalnego prototypu.
Następnie powinieneś pomyśleć o niezawodności w łańcuchu dostaw, tzn. materiał, którego raz użyjesz do druku 3D, powinien być stale dostępny, w przeciwnym razie skończyłbyś na wykorzystaniu ograniczonej części materiału do druku 3D.
Po przemyśleniu tych czynników warto pomyśleć o wysokiej elastyczności, szerokiej gamie kolorystycznej. Ponieważ nie każdy elastyczny materiał do druku 3D będzie dostępny w kolorze, w jakim chcesz go kupić.
Po rozważeniu wszystkich tych czynników można wziąć pod uwagę obsługę klienta i cenę firmy w porównaniu z innymi firmami na rynku.
Wymienimy teraz niektóre materiały, które można wybrać do wydrukowania elastycznej części lub funkcjonalnego prototypu.
Lista elastycznych materiałów do druku 3D
Wszystkie wymienione poniżej materiały mają pewne podstawowe cechy, takie jak elastyczność i miękkość. Materiały mają doskonałą odporność na zmęczenie i dobre właściwości elektryczne.
Charakteryzują się wyjątkowym tłumieniem drgań i wytrzymałością na uderzenia. Materiały te wykazują odporność na chemikalia i warunki atmosferyczne, mają dobrą odporność na rozdarcie i ścieranie.
Wszystkie nadają się do recyklingu i mają dobrą zdolność amortyzacji.
Wymagania wstępne drukarki do drukowania przy użyciu elastycznych materiałów do druku 3D
Istnieją pewne standardy, które należy włączyć przed drukowaniem przy użyciu tych materiałów.
Zakres temperatur ekstrudera w Twojej drukarce powinien wynosić od 210 do 260 stopni Celsjusza, natomiast zakres temperatur stołu powinien od temperatury otoczenia do 110 stopni Celsjusza, w zależności od temperatury zeszklenia materiału, na którym chcesz drukować.
Zalecana prędkość drukowania w przypadku drukowania na materiałach elastycznych może wynosić od zaledwie pięciu milimetrów na sekundę do trzydziestu milimetrów na sekundę.
System wytłaczarki Twojej drukarki 3D powinien być napędem bezpośrednim i zaleca się posiadanie wentylatora chłodzącego w celu szybszego przetwarzania końcowego produkowanych części i prototypów funkcjonalnych.
Wyzwania podczas druku z tych materiałów
Oczywiście istnieje kilka punktów, którymi należy się zająć przed drukowaniem przy użyciu tych materiałów, ze względu na trudności, z jakimi borykali się wcześniej użytkownicy.
- Wiadomo, że elastomery termoplastyczne są źle obsługiwane przez wytłaczarki drukarki.
-Pochłaniają wilgoć, więc spodziewaj się, że wydruk będzie większy, jeśli żarnik nie będzie prawidłowo przechowywany.
- Elastomery termoplastyczne są wrażliwe na szybkie ruchy, więc mogą się odkształcić po przepchnięciu przez wytłaczarkę.
TPU
TPU oznacza termoplastyczny poliuretan. Jest bardzo popularny na rynku, dlatego kupując elastyczne włókna istnieje duże prawdopodobieństwo, że ten materiał będzie często spotykany w porównaniu do innych włókien.
Jest znany na rynku z większej sztywności i łatwiejszego wytłaczania niż inne włókna.
Materiał ten ma przyzwoitą wytrzymałość i wysoką trwałość. Ma wysoki zakres elastyczności, rzędu 600 do 700 procent.
Twardość Shore'a tego materiału waha się od 60 A do 55 D. Posiada doskonałą drukowność, jest półprzezroczysty.
Jego odporność chemiczna na tłuszcze i oleje sprawia, że lepiej nadaje się do stosowania z drukarkami 3D. Materiał ten charakteryzuje się dużą odpornością na ścieranie.
Podczas drukowania z TPU zaleca się utrzymywanie zakresu temperatur drukarki od 210 do 230 stopni Celsjusza, a stołu od temperatury nieogrzewanej do 60 stopni Celsjusza.
Prędkość druku, jak wspomniano powyżej, powinna wynosić od pięciu do trzydziestu milimetrów na sekundę, natomiast w celu zapewnienia przyczepności do łóżka zaleca się użycie taśmy kaptonowej lub malarskiej.
Ekstruder powinien mieć napęd bezpośredni, a wentylator chłodzący nie jest zalecany przynajmniej dla pierwszych warstw tej drukarki.
TPC
Oznaczają termoplastyczny kopoliester. Z chemicznego punktu widzenia są to estry polieterowe, które mają naprzemienną losową sekwencję długości glikoli o długim lub krótkim łańcuchu.
Twarde segmenty tej części to krótkołańcuchowe jednostki estrowe, natomiast miękkie segmenty to zwykle polietery alifatyczne i glikole poliestrowe.
Ponieważ ten elastyczny materiał do druku 3D jest uważany za materiał inżynieryjny, nie jest to coś, co można zobaczyć tak często jak TPU.
TPC ma niską gęstość i zakres elastyczności od 300 do 350 procent. Jego twardość w skali Shore'a waha się od 40 do 72 D.
TPC wykazuje dobrą odporność na chemikalia i wysoką wytrzymałość przy dobrej stabilności termicznej i odporności na temperaturę.
Podczas drukowania za pomocą TPC zaleca się utrzymywanie temperatury w zakresie od 220 do 260 stopni Celsjusza, temperatury stołu w zakresie od 90 do 110 stopni Celsjusza i zakresu prędkości druku takiego samego jak w przypadku TPU.
TPA
Chemiczny kopolimer TPE i nylonu o nazwie termoplastyczny poliamid to połączenie gładkiej i błyszczącej tekstury pochodzącej z nylonu oraz elastyczności będącej dobrodziejstwem TPE.
Posiada wysoką elastyczność i sprężystość w zakresie 370 i 497 procent, przy twardości Shore'a w zakresie 75 i 63 A.
Jest wyjątkowo trwały i wykazuje zadrukowalność na tym samym poziomie co TPC. Ma dobrą odporność na ciepło i przyczepność warstw.
Temperatura ekstrudera drukarki podczas drukowania tego materiału powinna mieścić się w przedziale od 220 do 230 stopni Celsjusza, natomiast temperatura stołu powinna mieścić się w przedziale od 30 do 60 stopni Celsjusza.
Szybkość drukowania Twojej drukarki może być taka sama, jak zalecana przy drukowaniu TPU i TPC.
Przyczepność drukarki do stołu powinna opierać się na PVA, a system wytłaczarki może mieć napęd bezpośredni lub Bowden.
Czas publikacji: 10 lipca 2023 r