Ви коли-небудь замислювалися, чому технологія 3D-друку набирає обертів і витісняє старі традиційні виробничі технології?
Якщо спробувати перерахувати причини, чому відбувається ця трансформація, список, безумовно, почнеться з налаштування. Люди шукають персоналізації. Вони менше зацікавлені у стандартизації.
І саме завдяки цій зміні в поведінці людей та здатності технології 3D-друку задовольняти потреби людей у персоналізації шляхом налаштування, вона здатна замінити традиційні технології виробництва, що базуються на стандартизації.
Гнучкість – це прихований фактор, що стоїть за прагненням людей до персоналізації. А той факт, що на ринку доступні гнучкі матеріали для 3D-друку, які дозволяють користувачам розробляти все більше і більше гнучких деталей та функціональних прототипів, є джерелом чистого блаженства для деяких користувачів.
3D-друк одягу та протези рук – це приклади застосувань, де слід оцінити гнучкість 3D-друку.
3D-друк гумою – це галузь, яка все ще досліджується та потребує розвитку. Але наразі у нас немає технології 3D-друку гумою, і поки гума не стане повністю придатною для друку, нам доведеться шукати альтернативи.
І згідно з дослідженнями, найближчою альтернативою гумі є так звані термопластичні еластомери. Існує чотири різні типи гнучких матеріалів, які ми детально розглянемо в цій статті.
Ці гнучкі матеріали для 3D-друку називаються TPU, TPC, TPA та Soft PLA. Ми почнемо з короткого розгляду гнучких матеріалів для 3D-друку загалом.
Яка найгнучкіша нитка?
Вибір гнучких філаментів для вашого наступного проекту 3D-друку відкриє світ різних можливостей для ваших відбитків.
Ви можете не лише друкувати різноманітні об'єкти за допомогою гнучкого філаменту, але й, якщо у вас є принтер з двома або кількома екструдерами, ви можете друкувати досить дивовижні речі, використовуючи цей матеріал.
Деталі та функціональні прототипи, такі як виготовлені на замовлення шльопанці, кульові головки для зняття напруги або просто гасники вібрацій, можна друкувати за допомогою вашого принтера.
Якщо ви рішуче налаштовані використовувати флекси-філамент для друку своїх об'єктів, вам обов'язково вдасться втілити свої уяви в реальність.
З огляду на таку велику кількість варіантів, доступних сьогодні в цій галузі, важко уявити собі час, який уже минув у сфері 3D-друку без відсутності цього друкарського матеріалу.
Для користувачів друк гнучкими філаментами тоді був справжнім головним болем. Цей біль був зумовлений багатьма факторами, які зосереджувалися навколо одного спільного факту: ці матеріали дуже м’які.
М'якість гнучкого матеріалу для 3D-друку робила їх ризикованими для друку на будь-якому принтері, натомість потрібне було щось справді надійне.
Більшість принтерів того часу стикалися з проблемою проштовхування струни, тому щоразу, коли ви проштовхували щось без жорсткості через сопло, воно згиналося, скручувалося та боролося з нею.
Кожен, хто знайомий з висипанням нитки з голки для шиття будь-якої тканини, може зрозуміти це явище.
Окрім проблеми ефекту продавлювання, виробництво м'якших філаментів, таких як TPE, було дуже складним завданням, особливо з урахуванням хороших допусків.
Якщо ви врахуєте погану толерантність і почнете виробництво, існує ймовірність того, що виготовлений вами філамент, можливо, доведеться пройти процес поганої деталізації, заклинювання та екструзії.
Але все змінилося, і зараз існує цілий ряд м’яких філаментів, деякі з яких навіть мають еластичні властивості та різний рівень м’якості. М’які PLA, TPU та TPE – лише деякі з прикладів.
Твердість за Шором
Це поширений критерій, який ви можете побачити у виробників філаментів, згадуючи його поруч із назвою свого матеріалу для 3D-друку.
Твердість за Шором визначається як міра опору будь-якого матеріалу вдавлюванню.
Цю шкалу винайшли в минулому, коли люди не мали жодної оцінки твердості будь-якого матеріалу.
Отже, до винаходу твердості за Шором людям доводилося використовувати свій досвід для пояснення твердості будь-якого матеріалу, з яким вони експериментували, а не називати певне число.
Цей масштаб стає важливим фактором під час розгляду питання про те, який матеріал форми обрати для виготовлення частини функціонального прототипу.
Наприклад, якщо ви хочете вибрати між двома гумами для виготовлення гіпсової форми балерини, що стоїть, твердість за Шором підкаже вам, що вам потрібно мати гуму з короткою твердістю 70 А, менш корисну, ніж гуму з твердістю за Шором 30 А.
Зазвичай, маючи справу з нитками, ви знаєте, що рекомендована твердість за Шором для гнучкого матеріалу коливається від 100 А до 75 А.
При цьому, очевидно, гнучкий матеріал для 3D-друку з твердістю за Шором 100 А буде твердішим, ніж той, що має 75 А.
Що врахувати під час купівлі гнучкої нитки?
Під час купівлі будь-якого філаменту, не лише гнучкого, слід враховувати різні фактори.
Вам слід почати з центральної точки, яка є для вас найважливішою, наприклад, якості матеріалу, яка призведе до створення гарної частини функціонального прототипу.
Тоді вам слід подумати про надійність ланцюга поставок, тобто матеріал, який ви використовуєте один раз для 3D-друку, повинен бути постійно доступним, інакше ви зрештою використовуватимете обмежену кількість матеріалу для 3D-друку.
Обміркувавши ці фактори, слід подумати про високу еластичність та широкий вибір кольорів. Адже не кожен гнучкий матеріал для 3D-друку буде доступний у бажаному кольорі.
Після врахування всіх цих факторів ви можете врахувати обслуговування клієнтів та ціну компанії порівняно з іншими компаніями на ринку.
Зараз ми перерахуємо деякі матеріали, які ви можете вибрати для друку гнучкої деталі або функціонального прототипу.
Список гнучких матеріалів для 3D-друку
Усі перелічені нижче матеріали мають деякі основні характеристики, такі як гнучкість та м'якість. Ці матеріали мають чудову стійкість до втоми та добрі електричні властивості.
Вони мають надзвичайне гасіння вібрацій та ударну міцність. Ці матеріали демонструють стійкість до хімічних речовин та погодних умов, вони мають добру стійкість до розриву та стирання.
Всі вони підлягають переробці та мають хорошу амортизуючу здатність.
Вимоги до принтера для друку з гнучкими матеріалами для 3D-друку
Існують деякі стандартні принципи, яких слід дотримуватися, перш ніж друкувати з цими матеріалами.
Діапазон температур екструдера вашого принтера повинен бути від 210 до 260 градусів Цельсія, тоді як діапазон температур платформи повинен бути від температури навколишнього середовища до 110 градусів Цельсія залежно від температури склування матеріалу, на якому ви хочете друкувати.
Рекомендована швидкість друку під час друку на гнучких матеріалах може становити від п'яти міліметрів за секунду до тридцяти міліметрів за секунду.
Екструдерна система вашого 3D-принтера повинна бути з прямим приводом, і вам рекомендується мати вентилятор охолодження для швидшої постобробки деталей та функціональних прототипів, які ви виготовляєте.
Проблеми з друком з цими матеріалами
Звичайно, є деякі моменти, про які потрібно подбати перед друком з цих матеріалів, виходячи з труднощів, з якими користувачі стикалися раніше.
-Відомо, що термопластичні еластомери погано обробляються екструдерами принтера.
-Вони поглинають вологу, тому будьте готові до того, що ваш відбиток збільшиться в розмірі, якщо філамент не зберігати належним чином.
-Термопластичні еластомери чутливі до швидких рухів, тому вони можуть деформуватися під час проштовхування через екструдер.
ТПУ
ТПУ розшифровується як термопластичний поліуретан. Він дуже популярний на ринку, тому, купуючи гнучкі нитки, є велика ймовірність, що саме цей матеріал ви часто стикаєтеся порівняно з іншими нитками.
Він відомий на ринку своєю більшою жорсткістю та можливістю легшого екструдування, ніж інші філаменти.
Цей матеріал має пристойну міцність та високу довговічність. Він має високий діапазон пружності, близько 600-700 відсотків.
Твердість цього матеріалу за Шором коливається від 60 A до 55 D. Він має чудову друковану здатність, є напівпрозорим.
Його хімічна стійкість до природних жирів та масел робить його більш придатним для використання з 3D-принтерами. Цей матеріал має високу стійкість до стирання.
Під час друку з використанням TPU рекомендується підтримувати температуру принтера в діапазоні від 210 до 230 градусів Цельсія, а температури платформи – від ненагрітого стану до 60 градусів Цельсія.
Швидкість друку, як згадувалося вище, повинна бути від п'яти до тридцяти міліметрів за секунду, тоді як для адгезії до основи рекомендується використовувати каптонову або малярну стрічку.
Екструдер повинен бути з прямим приводом, а вентилятор охолодження не рекомендується використовувати принаймні для перших шарів цього принтера.
ТПК
Вони розшифровуються як термопластичний кополіестер. Хімічно це поліефірні естери, що мають чергувану випадкову послідовність довголанцюгових або коротколанцюгових гліколів.
Тверді сегменти цієї частини являють собою коротколанцюгові ефірні ланки, тоді як м'які сегменти зазвичай є аліфатичними поліефірами та поліефірними гліколями.
Оскільки цей гнучкий матеріал для 3D-друку вважається матеріалом інженерного класу, його не так часто можна побачити, як ТПУ.
ТПК має низьку щільність з діапазоном пружності від 300 до 350 відсотків. Його твердість за Шором коливається від 40 до 72 D.
ТПК демонструє добру стійкість до хімічних речовин і високу міцність з хорошою термостабільністю та термостійкістю.
Під час друку з TPC рекомендується підтримувати температуру в діапазоні від 220 до 260 градусів Цельсія, температуру ліжка в діапазоні від 90 до 110 градусів Цельсія, а швидкість друку – таку ж, як і для TPU.
ТПА
Хімічний сополімер TPE та нейлону, який називається термопластичний поліамід, являє собою поєднання гладкої та блискучої текстури нейлону та гнучкості, яка є перевагою TPE.
Він має високу гнучкість та еластичність у діапазоні від 370 до 497 відсотків, з твердістю за Шором у діапазоні від 75 до 63 А.
Він надзвичайно міцний і демонструє друковані якості на тому ж рівні, що й термопластичний полімер (TPC). Він має добру термостійкість, а також адгезію шарів.
Температура екструдера принтера під час друку цим матеріалом повинна бути в діапазоні від 220 до 230 градусів Цельсія, тоді як температура ліжка повинна бути в діапазоні від 30 до 60 градусів Цельсія.
Швидкість друку вашого принтера може бути такою ж, як рекомендована під час друку TPU та TPC.
Адгезія до ліжка принтера повинна бути на основі ПВА, а система екструдера може бути як з прямим приводом, так і з боуденівським приводом.
Час публікації: 10 липня 2023 р.