3D-tulostuksen opas: Materiaalit, tyypit, sovellukset ja ominaisuudet
Opas FDM 3D-tulostukseen:
Materiaalit, Tyypit, sovellukset ja ominaisuudet
3D-tulostukseen on saatavilla kymmeniä erilaisia muovimateriaaleja, joilla jokaisella on omat ainutlaatuiset ominaisuutensa, jotka tekevät niistä parhaiten sopivia tiettyihin käyttötarkoituksiin. Jotta tietyn osan tai tuotteen parhaan materiaalin löytäminen olisi helpompaa, anna'Tarkastellaan ensin tärkeimpiä muovityyppejä ja erilaisia 3D-tulostusprosesseja.
Muovimateriaalien tyypit
Muoveja on kahta päätyyppiä:
Termoplastiset muovit ovat yleisimmin käytettyjä muoveja. Niiden tärkein ero kestomuoveihin on niiden kyky läpikäydä useita sulamis- ja jähmettymisjaksoja. Kestomuoveja voidaan kuumentaa ja muotoilla haluttuun muotoon. Prosessi on palautuva, koska kemiallista sitoutumista ei tapahdu, joten kestomuoveja voidaan kierrättää, sulattaa ja käyttää uudelleen. Yleinen analogia kestomuoveille on voi, joka voidaan sulattaa, jähmettää uudelleen ja sulattaa uudelleen. Sen ominaisuudet muuttuvat hieman jokaisen sulamisjakson aikana.
Kertamuovit (tunnetaan myös nimellä kertamuovit) pysyvät kiinteässä tilassa kovettumisen jälkeen. Kertamuovien polymeerit silloittuvat kovettumisprosessin aikana, joka johtuu lämmöstä, valosta tai sopivasta säteilystä. Kertamuovit hajoavat kuumennettaessa sulamisen sijaan, eivätkä ne muodostu uudelleen jäähdytettäessä. Kertamuoveja ei voida kierrättää tai palauttaa materiaalin peruskomponentteihin. Kertamuovit ovat kuin kakkutaikinaa, ja kun ne on paistettu kakkuun, niitä ei voida sulattaa takaisin taikinaan.
Muovisten 3D-tulostusprosessien
Kolme vakiintuneinta muovin 3D-tulostusprosessia ovat seuraavat:
Sulatetun kasauman mallinnuksen (FDM) 3D-tulostimet sulattavat ja pursottavat termoplastista filamenttia, joka kerrostetaan kerros kerrokselta tulostusalueelle tulostimen suuttimen avulla.
Stereolitografiassa (SLA) käytettävät 3D-tulostimet käyttävät lasereita kovettamaan lämpökovettuvia nestemäisiä hartseja kovetetuiksi muoveiksi, prosessia, jota kutsutaan fotopolymeroinniksi.
Selektiivisessä lasersintrauksessa (SLS) käytettävät 3D-tulostimet käyttävät tehokkaita lasereita termoplastisen jauheen pienten hiukkasten sulattamiseen.
FDM 3D-tulostus
Sulatettu laskeumamallinnus (FDM), joka tunnetaan myös nimellä sulatettu filamenttivalmistus (FFF), on kuluttajatasolla yleisimmin käytetty 3D-tulostuksen muoto, jota harrastaja-3D-tulostimien yleistyminen on vauhdittanut.
Tämä tekniikka sopii hyvin perusmallien, kuten koneistettujen osien, nopeaan ja edulliseen prototyyppien valmistukseen.
Kuluttajatason FDM-tulostuksella on alhaisin resoluutio ja tarkkuus verrattuna muihin muovisten 3D-tulostusprosesseihin, eikä se ole paras vaihtoehto monimutkaisten mallien tai monimutkaisia ominaisuuksia sisältävien osien tulostamiseen. Korkeamman laadun viimeistely voidaan saavuttaa kemiallisilla ja mekaanisilla kiillotusprosesseilla. Teolliset FDM 3D-tulostimet käyttävät liukenevia tukimateriaaleja näiden ongelmien lieventämiseksi ja tarjoavat laajemman valikoiman teknisiä kestomuoveja tai jopa komposiitteja, mutta ne ovat myös kalliita.
Kun sulanut filamentti muodostaa jokaisen kerroksen, kerrosten väliin voi joskus jäädä tyhjiä kohtia, kun ne irtoavat.'t tarttuvat täysin. Tämä johtaa anisotrooppisiin osiin, mikä on tärkeää ottaa huomioon suunniteltaessa osia, joiden on tarkoitus kantaa kuormaa tai vastustaa vetoa.
FDM 3D-tulostusmateriaaleja on saatavilla useissa eri värivaihtoehdoissa. Saatavilla on myös erilaisia kokeellisia muovifilamenttisekoituksia puu- tai metallinkaltaisten pintojen luomiseksi.
Suosittuja FDM 3D-tulostusmateriaaleja
Yleisimmät FDM 3D-tulostusmateriaalit ovat ABS, PLA ja niiden erilaiset sekoitukset. Kehittyneemmät FDM-tulostimet voivat tulostaa myös muilla erikoismateriaaleilla, joilla on ominaisuuksia, kuten parempi lämmönkestävyys, iskunkestävyys, kemikaalien kestävyys ja jäykkyys.
MATERIAALI | OMINAISUUDET | SOVELLUKSET |
ABS (akrylonitriilibutadieenistyreeni) | Kestävä ja kestävä | Toimivat prototyypit |
PLA (polymaitohappo) | Helpoimmat FDM-materiaalit tulostettavaksi | Konseptimallit |
PETG (polyetyleenitereftalaattiglykoli) | Yhteensopiva alhaisempien tulostuslämpötilojen kanssa nopeampaa tuotantoa varten | Vedenpitävät sovellukset |
Nylon | Vahva, kestävä ja kevyt | Toimivat prototyypit |
TPU (termoplastinen polyuretaani) | Joustava ja venyvä | Joustavat prototyypit |
PVA (polyvinyylialkoholi) | Liukeneva tukimateriaali | Tukimateriaali |
HIPS (iskunkestävä polystyreeni) | Liukenevaa tukimateriaalia käytetään yleisimmin ABS:n kanssa | Tukimateriaali |
Komposiitit (hiilikuitu, kevlar, lasikuitu) | Jäykkä, vahva tai erittäin kova | Toimivat prototyypit |
