Какой самый прочный материал для 3D-печати?

Но это также ставит вопрос о том, что означает прочность материалов для 3D-печати ?

Что значит «сильный», когда речь идет о 3D-печати?

Что ж, прочность материалов для 3D-печати можно определить несколькими способами. Некоторые из них включают твердость, ударопрочность, прочность на сжатие и так далее. Тем не менее, два наиболее часто понимаемых типа прочности, которые волнуют большинство людей, — это прочность на растяжение и прочность на изгиб. Именно столько материал можно растянуть и согнуть соответственно. В следующем обзоре мы перечислим давление в мегапаскалях (МПа), которое может выдержать каждый материал. Чем выше эти числа, тем «прочнее» материал при воздействии этих конкретных нагрузок. Используемые нами цифры основаны на. Материалы других марок могут отличаться.

Лучшие материалы FFF/FDM для печати прочных деталей

Для сравнения самых прочных материалов для 3D-печати мы рассмотрим семь различных материалов. А именно, полимолочная кислота (PLA), Tough PLA, акрилонитрилбутадиенстирол (ABS), поликарбонат (PC), полиэтилентерефталат, модифицированный гликолем (PET-G), нейлон и полипропилен (PP). Какой из них лучше для вас, зависит от ваших потребностей, бюджета и ряда других факторов. Позже в этой статье мы обсудим конкретные приложения и какой материал может быть лучшим для них.

нить PLA

PLA, или полимолочная кислота, является очень универсальным и популярным материалом для 3D-печати FDM. Его популярность связана с тем, что он прост в печати, легко доступен по низкой цене и доступен в различных цветах. По этой причине это, вероятно, первый материал, которым будет печатать большинство людей.

PLA обычно не выбирают из-за его прочностных свойств из-за хрупкости материала. Если вы печатаете с ограниченным бюджетом, в некоторых случаях может подойти PLA, но если ваша деталь должна сгибаться перед тем, как сломаться, вам обычно лучше использовать другой материал.

Свойства нити PLA

Прочность на растяжение: 53-59 МПа
Прочность на изгиб: 97-101 МПа

Прочная нить PLA

Tough PLA — это более жесткая версия обычного PLA или полимолочной кислоты. Он сочетает в себе легкость печати, которую можно ожидать от PLA, и устраняет главный недостаток PLA: его хрупкость. По этой причине он идеально подходит для функциональных прототипов, которым требуется гибкость.

Прочный PLA не такой хрупкий, как обычный PLA, он демонстрирует более высокую прочность на разрыв, чем ABS, его легче печатать, чем ABS, и он совместим с водорастворимым вспомогательным материалом PVA.

Прочные свойства нити PLA

Прочность на растяжение: 45-48 МПа
Прочность на изгиб: 83-96 МПа

нить АБС

ABS, также известный как акрилонитрилбутадиенстирол, является популярным термопластичным полимером. Он хорошо известен своей ударопрочностью, химической, водо- и термостойкостью. Он также обладает выдающимися характеристиками при высоких и низких температурах, что делает его идеальным для автомобильных компонентов. АБС-пластик также обладает хорошими электроизоляционными свойствами, что делает его хорошим выбором для корпусов и кожухов электрических деталей.

Кроме того, ABS сравнительно дешевле большинства материалов и относительно легко обрабатывается. В результате это отличный материал для массового производства, который используется в широком спектре обычных продуктов. Тот факт, что ABS легко поддается последующей обработке, также означает, что его можно склеивать и красить.

Свойства нити ABS

Прочность на растяжение: 34-36 МПа
Прочность на изгиб: 60-61 МПа

Поликарбонатная (ПК) нить

Поликарбонатная нить (ПК) представляет собой жесткий термопластичный полимер, устойчивый к нагреву и химическим веществам. Это высокопрочный материал, предназначенный для использования в суровых условиях и технических приложениях. Он имеет хорошую теплоотдачу из-за высокой температуры стеклования и обычно доступен в версии с улучшенной ударопрочностью.

Поликарбонатная нить имеет множество применений в повседневной жизни. Поликарбонат, в отличие от оргстекла, не разбивается. Он изгибается и деформируется подобно твердой резине, пока, наконец, не сломается. Он также обладает отличной оптической прозрачностью.

С поликарбонатом может быть трудно работать из-за его высокой термостойкости, а это означает, что деформация может быть проблемой. Выбор правильного клея и избегание острых углов на деталях помогут вам успешно печатать этим материалом.

Свойства поликарбонатной нити

Прочность на растяжение: 43-65 МПа
Прочность на изгиб: 89-114 МПа

нить PETG

PETG, или полиэтилентерефталатгликоль, представляет собой термопластичный полиэфир, химически модифицированный с добавлением гликоля для ограничения кристаллизации и повышения ударной вязкости. Включение гликоля улучшает ПЭТ, долговечность и формуемость для производства. Он обладает высокой ударопрочностью и стойкостью к истиранию и может выдерживать более высокие температуры по сравнению с PLA.

Благодаря своим превосходным свойствам и относительно низкой цене PETG широко используется в 3D-печати. Это хороший инженерный материал, который можно использовать вместо АБС. Он также имеет меньшую склонность к деформации, что означает, что на нем легче печатать точные детали.

Свойства нити PETG

Прочность на растяжение: 38-44 МПа
Прочность на изгиб: 75-79 МПа

Нейлоновая нить

Нейлон для 3D-печати обычно встречается в нескольких формах: PA6 и PA6/66, которые являются более жесткими версиями нейлона, и PA 12, который представляет собой гибкий тип нейлона. Нейлон обладает полезными качествами, которые делают его привлекательным материалом для 3D-печати. Нейлон прочный и долговечный, а также гибкий. Эта характеристика полезна при печати деталей с тонкими стенками. Кроме того, нейлон имеет высокую температуру плавления с очень низким коэффициентом трения, что позволяет использовать его для печати функциональных взаимосвязанных элементов, таких как шестерни.

Одним из основных недостатков нейлона как материала для 3D-печати является его высокая гигроскопичность, то есть способность впитывать влагу. Это может затруднить достижение ожидаемой производительности при печати.

Свойства нейлоновой нити

Прочность на растяжение: 63-65 МПа
Прочность на изгиб: 63-83 МПа

Полипропиленовая (ПП) нить

Полипропилен (ПП) — это широко используемый пластик, который можно найти практически в каждом доме. Это предпочтительный материал для хранения и упаковки, а также для многих традиционных форм производства, таких как литье под давлением. Популярность полипропилена обусловлена его высокой химической стойкостью, термостойкостью, ударопрочностью и гибкостью.

Его качества делают его идеальным для таких применений, как упаковка пищевых продуктов, экспозиция на открытом воздухе, резервуары для хранения химикатов и даже медицинские приложения, такие как протезы, среди прочего.

Свойства полипропиленовой нити

Прочность на растяжение: 10-12 МПа
Прочность на изгиб: 13-15 МПа

Лучшие настройки для печати прочных деталей

Разве не было бы здорово иметь возможность печатать более прочные детали, даже не меняя используемый материал? К счастью, это возможно. Главное — оптимизировать настройки. Чтобы получить максимальную отдачу от вашего принтера и материала, вы должны настроить параметры, которые вы используете, не только для каждого материала, но и для каждой детали.

Ниже приведены некоторые из лучших настроек, которые можно изменить, чтобы усилить вашу деталь:

Тип и плотность заполнения. Тип и плотность заполнения являются важными факторами, влияющими на прочность печатной детали. Чем больше плотность заполнения, тем выше прочность. Однако высокая плотность заполнения обычно не рекомендуется, так как при этом расходуется много материала и требуется больше времени для печати. Чтобы увеличить прочность детали без увеличения плотности, вы также можете изменить шаблон заполнения в зависимости от функциональности детали. Например, при испытаниях на прочность на сжатие треугольное/решетчатое заполнение показывает более высокую прочность на сжатие по сравнению с кубическими и гирообразными рисунками заполнения.

Для большинства визуальных отпечатков вы можете использовать заполнение около 20 процентов, но для более прочных деталей попробуйте увеличить его до 50 процентов. Альтернативой является использование сеток-модификаторов для выборочного создания более высокой плотности заполнения в областях, где напряжения будут самыми высокими.

Ориентация детали. Ориентация детали может не входить в ваш контрольный список шагов для обеспечения более четкой печати, но она имеет решающее значение. Прочность на растяжение ниже по оси Z в 3D-печати (обычно 40-70% прочности по сравнению с осью XY), особенно в высоких и тонких печатных деталях. В результате вы должны тщательно сориентировать деталь, чтобы она соответствовала требуемой оси прочности. При этом вам также придется учитывать структуру поддержки, и необходимо будет найти баланс, основанный на том, что наиболее важно в этой конкретной части.

Толщина оболочки: Толщина внешней поверхности детали называется толщиной оболочки. Вообще говоря, чем толще оболочка, тем прочнее деталь. Исходя из этого, вы можете решить, какая толщина оболочки вам нужна для вашей детали. Толщина оболочки, вдвое превышающая толщину слоя, обычно является хорошей отправной точкой.

Постобработка для более прочных деталей

Работа не закончена, когда часть напечатана. Можно увеличить прочность напечатанной детали, немного поработав.

Отжиг: Полукристаллические материалы, такие как нейлон, ПЭТ, ПЭЭК и некоторые формы PLA, можно отжигать. Это термическая обработка, при которой материал полностью преобразуется в кристаллическое состояние, в результате чего получается более жесткая и прочная деталь.