Ste se kdaj vprašali, zakaj tehnologija 3D-tiskanja pridobiva na veljavi in nadomešča starejše tradicionalne proizvodne tehnologije?
Če poskušate našteti razloge, zakaj se dogaja ta preobrazba, se bo seznam zagotovo začel s prilagajanjem. Ljudje iščejo personalizacijo. Manj jih zanima standardizacija.
In prav zaradi te spremembe v vedenju ljudi in sposobnosti tehnologije 3D-tiskanja, da zadovolji potrebo ljudi po personalizaciji s prilagajanjem, je ta sposobna nadomestiti tradicionalno standardizacijsko temelječe proizvodne tehnologije.
Prilagodljivost je skriti dejavnik, ki stoji za ljudmi, ki iščejo personalizacijo. Dejstvo, da so na trgu na voljo fleksibilni materiali za 3D-tiskanje, ki uporabnikom omogočajo razvoj vedno bolj fleksibilnih delov in funkcionalnih prototipov, je za nekatere uporabnike vir čiste blaženosti.
3D-tiskana moda in 3D-tiskana protetična roka sta primera uporabe, pri kateri je treba ceniti prilagodljivost 3D-tiskanja.
3D-tiskanje gume je področje, ki je še vedno v fazi raziskav in razvoja. Vendar zaenkrat še nimamo tehnologije 3D-tiskanja gume, dokler guma ne bo popolnoma natisljiva, se bomo morali znajti v alternativah.
In glede na raziskave so najbližje alternative gumi termoplastični elastomeri. Obstajajo štiri različne vrste fleksibilnih materialov, ki si jih bomo v tem članku podrobneje ogledali.
Ti fleksibilni materiali za 3D-tiskanje se imenujejo TPU, TPC, TPA in mehki PLA. Najprej vam bomo na kratko predstavili fleksibilne materiale za 3D-tiskanje na splošno.
Kateri je najbolj fleksibilen filament?
Izbira fleksibilnih filamentov za vaš naslednji projekt 3D-tiskanja vam bo odprla svet različnih možnosti za vaše tiske.
S fleksibilnim filamentom ne morete tiskati le različnih predmetov, ampak če imate tiskalnik z dvojnim ali več glavami ekstruderja, lahko s tem materialom natisnete precej neverjetne stvari.
Z vašim tiskalnikom lahko natisnete dele in funkcionalne prototipe, kot so na primer japonke po meri, glave z oblazinjenimi kroglicami ali preprosto dušilci vibracij.
Če ste odločeni, da boste s fleksibilnim filamentom tiskali svoje predmete, vam bo zagotovo uspelo uresničiti svoje zamisli.
Ob toliko možnostih, ki so danes na voljo na tem področju, si je težko predstavljati čas, ki je že minil na področju 3D-tiskanja brez tega tiskarskega materiala.
Za uporabnike je bilo tiskanje s fleksibilnimi filamenti takrat prava muka. Težava je bila posledica številnih dejavnikov, ki so se vrteli okoli enega skupnega dejstva, da so ti materiali zelo mehki.
Zaradi mehkosti fleksibilnega materiala za 3D-tiskanje je bilo tiskanje s katerim koli tiskalnikom tvegano, namesto tega ste potrebovali nekaj resnično zanesljivega.
Večina tiskalnikov se je takrat soočala s težavo potiskanja z vrvico, zato se je vsakič, ko ste nekaj, kar ni bilo toge, potisnili skozi šobo, upogibalo, zvijalo in se upiralo ob njo.
Vsakdo, ki pozna vlivanje niti iz igle za šivanje katere koli vrste blaga, se lahko poistoveti s tem pojavom.
Poleg problema potiskanja je bila izdelava mehkejših filamentov, kot je TPE, zelo herkulovska naloga, zlasti z dobrimi tolerancami.
Če upoštevate slabo toleranco in začnete s proizvodnjo, obstaja možnost, da bo filament, ki ste ga izdelali, moral biti podvržen slabo obdelavi, zatikanju in ekstrudiranju.
Vendar so se stvari spremenile, trenutno obstaja vrsta mehkih filamentov, nekateri med njimi imajo celo elastične lastnosti in različne stopnje mehkobe. Mehki PLA, TPU in TPE so nekateri primeri.
Trdota po Shoreu
To je pogosto merilo, ki ga lahko vidite pri proizvajalcih filamentov, ki ga omenjajo poleg imena svojega materiala za 3D-tiskanje.
Trdota po Shoru je opredeljena kot mera odpornosti vsakega materiala na vdolbine.
Ta lestvica je bila izumljena v preteklosti, ko ljudje niso imeli nobene reference, ko so govorili o trdoti katerega koli materiala.
Preden je bila izumljena trdota po Shoru, so morali ljudje uporabiti svoje izkušnje, da bi drugim razložili trdoto katerega koli materiala, na katerem so eksperimentirali, namesto da bi navedli številko.
To merilo postane pomemben dejavnik pri izbiri materiala za kalupe za izdelavo dela funkcionalnega prototipa.
Na primer, če želite izbirati med dvema gumama za izdelavo kalupa stoječe balerine iz mavca, bi vam trdota po Shoru povedala, da imate gumo s kratko trdoto 70 A, ki je manj uporabna kot guma s trdoto po Shoru 30 A.
Pri delu z nitkami običajno veste, da se priporočena trdota Shore za fleksibilen material giblje od 100 A do 75 A.
Pri tem je očitno, da bi bil fleksibilen material za 3D-tiskanje s trdoto po Shoreu 100 A trši od tistega s 75 A.
Kaj je treba upoštevati pri nakupu fleksibilnega filamenta?
Pri nakupu katerega koli filamenta je treba upoštevati različne dejavnike, ne le fleksibilnih.
Začeti morate s osrednjo točko, ki je za vas najpomembnejša, na primer s kakovostjo materiala, ki bo privedla do lepega dela funkcionalnega prototipa.
Potem bi morali razmisliti o zanesljivosti v dobavni verigi, tj. material, ki ga enkrat uporabite za 3D-tiskanje, mora biti nenehno na voljo, sicer boste na koncu porabili omejeno količino materiala za 3D-tiskanje.
Ko premislite o teh dejavnikih, morate razmisliti o visoki elastičnosti in široki paleti barv. Ni vsak fleksibilen material za 3D-tiskanje na voljo v barvi, v kateri ga želite kupiti.
Ko preučite vse te dejavnike, lahko upoštevate storitve za stranke in ceno podjetja v primerjavi z drugimi podjetji na trgu.
Sedaj bomo našteli nekaj materialov, ki jih lahko izberete za tiskanje fleksibilnega dela ali funkcionalnega prototipa.
Seznam fleksibilnih materialov za 3D-tiskanje
Vsi spodaj omenjeni materiali imajo nekaj osnovnih lastnosti, kot so prožnost in mehkoba. Materiali imajo odlično odpornost proti utrujanju in dobre električne lastnosti.
Imajo izjemno dušenje vibracij in udarno trdnost. Ti materiali so odporni na kemikalije in vremenske vplive ter imajo dobro odpornost proti trganju in obrabi.
Vsi so reciklirni in imajo dobro sposobnost blaženja udarcev.
Predpogoji tiskalnika za tiskanje s fleksibilnimi 3D-materiali
Pred tiskanjem s temi materiali morate tiskalnik nastaviti na nekaj standardnih načel.
Temperaturno območje ekstruderja vašega tiskalnika mora biti med 210 in 260 stopinjami Celzija, temperatura ležišča pa od sobne temperature do 110 stopinj Celzija, odvisno od temperature steklastega prehoda materiala, na katerega želite tiskati.
Priporočena hitrost tiskanja pri tiskanju s fleksibilnimi materiali je lahko od petih milimetrov na sekundo do trideset milimetrov na sekundo.
Ekstruderni sistem vašega 3D-tiskalnika mora imeti direktni pogon, priporočljiv pa je tudi hladilni ventilator za hitrejšo naknadno obdelavo delov in funkcionalnih prototipov, ki jih izdelujete.
Izzivi pri tiskanju s temi materiali
Seveda je treba pred tiskanjem s temi materiali upoštevati nekaj točk, glede na težave, s katerimi so se uporabniki soočali v preteklosti.
-Znano je, da ekstruderji tiskalnika slabo obdelujejo termoplastične elastomere.
-Vpijajo vlago, zato pričakujte, da se bo vaš odtis povečal, če filament ni pravilno shranjen.
-Termoplastični elastomeri so občutljivi na hitre premike, zato se lahko pri potiskanju skozi ekstruder upognejo.
TPU
TPU je kratica za termoplastični poliuretan. Na trgu je zelo priljubljen, zato je pri nakupu fleksibilnih filamentov velika verjetnost, da boste ta material pogosteje srečali v primerjavi z drugimi filamenti.
Na trgu je znan po večji togosti in lažjem iztiskanju kot drugi filamenti.
Ta material ima spodobno trdnost in visoko vzdržljivost. Ima visoko elastično območje, ki se giblje med 600 in 700 odstotki.
Trdota tega materiala po Shoreu se giblje od 60 A do 55 D. Ima odlično tiskanje in je polprozoren.
Zaradi kemične odpornosti na naravne maščobe in olja je bolj primeren za uporabo s 3D-tiskalniki. Ta material ima visoko odpornost proti obrabi.
Pri tiskanju s TPU je priporočljivo, da temperatura tiskalnika vzdržujete med 210 in 230 stopinjami Celzija, temperatura neogrevane podloge pa med neogrevano temperaturo in 60 stopinjami Celzija.
Hitrost tiskanja, kot je omenjeno zgoraj, mora biti med petimi in tridesetimi milimetri na sekundo, za oprijem na podlago pa priporočamo uporabo kaptonskega ali slikarskega traku.
Ekstruder bi moral imeti direktni pogon, hladilni ventilator pa vsaj za prve plasti tega tiskalnika ni priporočljiv.
TPC
To je kratica za termoplastični kopoliester. Kemično so to polieterski estri, ki imajo izmenično naključno zaporedje dolgih ali kratkih verig glikolov.
Trdi segmenti tega dela so kratkoverižne estrske enote, mehki segmenti pa so običajno alifatski polietri in poliestrski glikoli.
Ker ta fleksibilen material za 3D-tiskanje velja za material inženirske kakovosti, ga ne bi videli tako pogosto kot TPU.
TPC ima nizko gostoto z elastičnim razponom od 300 do 350 odstotkov. Njegova trdota po Shoru se giblje od 40 do 72 D.
TPC kaže dobro odpornost na kemikalije in visoko trdnost z dobro toplotno stabilnostjo in temperaturno odpornostjo.
Med tiskanjem s TPC priporočamo, da temperaturo vzdržujete v območju od 220 do 260 stopinj Celzija, temperaturo tiskalne plošče v območju od 90 do 110 stopinj Celzija in hitrost tiskanja v enakem območju kot pri TPU.
TPA
Kemični kopolimer TPE in najlona, imenovan termoplastični poliamid, je kombinacija gladke in sijoče teksture najlona ter prožnosti, ki je prednost TPE.
Ima visoko prožnost in elastičnost v območju od 370 do 497 odstotkov, s trdoto po Shoreu v območju od 75 do 63 A.
Je izjemno vzdržljiv in kaže enako kakovost tiskanja kot TPC. Ima dobro toplotno odpornost in oprijem plasti.
Temperatura ekstruderja tiskalnika med tiskanjem tega materiala mora biti v območju od 220 do 230 stopinj Celzija, temperatura ležišča pa v območju od 30 do 60 stopinj Celzija.
Hitrost tiskanja vašega tiskalnika je lahko enaka, kot je priporočena pri tiskanju TPU in TPC.
Oprijem na podlago tiskalnika mora biti na osnovi PVA, ekstruderni sistem pa je lahko tako z direktnim pogonom kot tudi z Bowdenovim pogonom.
Čas objave: 10. julij 2023