Nozioni di base sulla scelta del filamento per stampanti 3D
Hai appena aperto la tua nuova stampante 3D FFF desktop. Quali filamenti dovresti usare?
Praticamente tutte le stampanti 3D FFF desktop sono accompagnate da una bobina o una bobina di filamento. Inevitabilmente sarà il PLA perché è un materiale relativamente facile da stampare in 3D e non troppo costoso.
In effetti, molte macchine saranno progettate per stampare in 3D solo filamenti PLA. Un modo semplice per stabilire se la superficie di stampa è riscaldata. In caso contrario, è generalmente pratico stampare solo PLA, poiché altri materiali non si attaccano correttamente. Va bene per molti operatori di stampanti 3D, che si attengono al PLA per ogni stampa.
Problemi con PLA
Purtroppo, il PLA non è il miglior materiale per alcune applicazioni stampate in 3D. Sebbene il PLA aderisca bene durante la stampa e non si deformi molto, ha un difetto fatale: ha una temperatura di transizione vetrosa relativamente bassa. Questa è la temperatura alla quale il materiale si ammorbidisce e quindi gli oggetti stampati possono perdere l’integrità strutturale.
La custodia classica è un supporto per telefono stampato in 3D posizionato all’interno di un’auto calda in una giornata estiva. L’interno dell’auto può raggiungere facilmente i 60°C, e questo è abbastanza per far crollare il supporto del telefono in modo significativo. Se le tue stampe saranno esposte a temperature superiori a 50°C, dovresti prendere in considerazione materiali alternativi.
Stampa profili
Passare a un materiale alternativo può essere facile o difficile. Un modo per semplificare è utilizzare un profilo di stampa predefinito per il materiale nel tuo programma di affettatura preferito. Molto spesso le affettatrici sono dotate di profili per una varietà di materiali di marca comunemente disponibili, quindi è facile selezionarne uno e andare avanti.
Tuttavia, tieni presente che non tutti i materiali sono identici. Mentre l’etichetta potrebbe dire “PETG”, potrebbe avere una chimica leggermente diversa rispetto al PETG di un altro marchio. Abbinare un filamento di marca a un profilo di marca è la migliore linea d’azione, ma a volte non è possibile. In tal caso, scegli un profilo “generico” o un profilo simile e preparati a apportare alcune modifiche alle impostazioni per stamparlo in modo ottimale.
ABS o ASA?
Il materiale alternativo più utilizzato è l’ABS, lo stesso materiale utilizzato nei blocchi LEGO. È comunemente disponibile ed è a basso costo. Tuttavia, normalmente è difficile stampare in 3D. Richiede una superficie di stampa riscaldata ad almeno 100°C e un involucro può aiutare notevolmente a sconfiggere la tendenza patologica dell’ABS a deformarsi durante la stampa.
I vantaggi dell’ABS sono che offre una maggiore resistenza termica, ben oltre le temperature tipiche delle auto, e ha anche un po’ di cedimento quando è sotto stress. È molto meno fragile del PLA.
Ciò rende difficile la stampa 3D dell’ABS su un dispositivo in stile open-gantry. Tuttavia, alcune affettatrici consentono la stampa di uno “scudo” usa e getta attorno all’oggetto per simulare un recinto. Tuttavia, l’ABS è un orso per la stampa 3D.
Anche l’ASA viene spesso utilizzato e ha proprietà quasi identiche all’ABS, tranne per il fatto che offre resistenza ai raggi UV. In altre parole, una parte in ABS si degraderà se lasciata all’aperto, mentre una parte ASA no.
Alternative facili: PETG e PCTG
Due materiali che ho trovato molto utili come alternative all’ABS sono PETG e PCTG. Il PETG è più comunemente disponibile ed è facile da stampare in 3D come il PLA, e forse anche di più. In genere ha una lucentezza sulla superficie che non si vede con altri materiali.
Il PCTG è un materiale più raro, ma è anche molto facile da stampare in 3D. Fornisce forza e resistenza termica, ma richiede una superficie di stampa a caldo simile ai livelli dell’ABS.
Nylon
I nylon, a volte trovati come PA6, PA11 o PA12, sono in qualche modo facili da stampare in 3D e possono essere stampati sulla maggior parte dei dispositivi. Offrono una forte resistenza a livello di parti per l’uso finale e una notevole capacità di piegatura. Sono fantastici per la stampa di parti con cerniere o bottoni a pressione.
Ma ci sono sfide. I nylon tendono a deformarsi molto e di solito richiedono maggiore attenzione per evitare catastrofi di stampa.
Ma il problema più grande con i nylon è che sono estremamente igroscopici. In altre parole, se esposti all’aria ambiente, assorbiranno l’umidità come una spugna. L’umidità rimane nel filamento fino a quando non viene stampato, dopodiché l’H2O bolle e forma delle bolle nella stampa. Questo rovina in parte la forza e l’aspetto visivo.
L’unico modo per aggirare il problema è utilizzare un essiccatore a filamento, preferibilmente in funzione mentre la stampa procede. Questo è un costo aggiuntivo per un accessorio separato, ma è assolutamente necessario.
flessibile
I materiali flessibili sono divertenti da stampare in quanto possono essere utilizzati per realizzare parti insolite, come guarnizioni, cerniere, pneumatici, ecc. Tuttavia, c’è una cosa importante da sapere sui flessibili: sono tutti molto diversi.
Esistono diversi livelli di durezza, a volte indicati dalla scala di misurazione della costa (es. “40D” o simili). Se comprendi queste misurazioni, puoi fare una scelta intelligente sull’acquisto di un filamento flessibile. Tuttavia, alcuni filamenti flessibili non si preoccupano nemmeno di specificare la loro durezza, quindi non hai idea di cosa stai acquistando.
Ci sono due termini usati per indicare i filamenti flessibili: TPE e TPU. Il TPU è in realtà un sottoinsieme della categoria TPE e offre materiali leggermente più rigidi. Indipendentemente da ciò, dovresti scegliere in base alla durezza desiderata.
Un’altra cosa: i flessibili sono generalmente molto difficili da stampare in 3D. Quasi sempre non possono essere utilizzati con una stampante 3D dotata di un estrusore Bowden, poiché il meccanismo non può spingere gli “spaghetti bagnati” attraverso il tubo del filamento.
Un altro problema con i flessibili è che si attaccano troppo bene alle superfici di stampa. La lastra di stampa twist-off attaccata magneticamente che si trova di frequente non funziona molto bene perché la stampa flessibile si piega mentre si ruota! Spesso è meglio mettere il nastro adesivo sul piano di stampa prima di stampare i flessibili per evitare disastri.
Fibra di carbonio e materiali compositi
Ci sono molti filamenti di “fibra di carbonio” sul mercato ora, ma sappi che non sono letteralmente fibra di carbonio. Sono un polimero (PLA, PETG o simili) che viene miscelato con fibra di carbonio finemente tritata. Questi materiali possono rendere la tua stampa un po’ più resistente rispetto a un semplice polimero, ma non così forte come quando si incorporano fibre di carbonio continue.
Esistono approcci simili per le fibre di vetro e altri materiali compositi. Tutti tendono a rendere il materiale più forte o ad adottare proprietà diverse.
Un avvertimento: alcuni compositi, in particolare la fibra di carbonio, usurano molto rapidamente il tuo ugello in ottone di serie. Le fibre di carbonio sono in realtà più dure del metallo, quindi macinano i pezzi quando si verifica l’estrusione. Presto avrai un ugello che non ha più un diametro di 0,4 mm e richiede la sostituzione. La soluzione è sostituire il tuo ugello in ottone con un ugello in acciaio temprato, titanio o rubino.
Materiali ad alta temperatura
Esistono materiali a temperatura più elevata come PEEK, PEKK, ULTEM, ecc., Ma questi non vengono quasi mai stampati in 3D su apparecchiature desktop. Il motivo è che richiedono temperature della camera estremamente elevate per evitare deformazioni, a volte nell’intervallo di 200 °C, nonché un hot end che può raggiungere i 400 °C. Ciò richiede una stampante 3D specializzata progettata per il funzionamento ad alta temperatura.
Si noti che la maggior parte delle stampanti 3D desktop utilizzano un tubo corto di materiale PFTE che conduce all’hot end. Ciò consente al filamento di scorrere più facilmente. Tuttavia, a temperature superiori a 260°C, il PTFE può iniziare a vaporizzare e produrre fumi nocivi che possono danneggiare gli uccelli e l’uomo.
Modifiche materiali
Infine, un’altra cosa da sapere quando si utilizzano materiali alternativi: essere consapevoli delle diverse temperature utilizzate dai materiali. Un problema tipico si verifica quando si passa da un materiale a temperatura più alta a un materiale a temperatura più bassa. Ad esempio, il passaggio da PETG (240°C) a PLA (210°C) comporta una differenza di temperatura di 30 gradi. Il PETG rimanente nell’hot end potrebbe non ammorbidirsi correttamente alle temperature del PLA, il che significa che può gonfiarsi, incepparsi o altrimenti inquinare il successivo lavoro di stampa PLA perché non verrà pulito correttamente. Riscaldare sempre l’estrusore alla temperatura del materiale precedente per assicurarsi che possa essere pulito nelle prime estrusioni fresche.
