Jeste li se ikada zapitali zašto tehnologija 3D printanja dobija na snazi i zamjenjuje starije tradicionalne proizvodne tehnologije?
Ako pokušate navesti razloge zašto se ova transformacija dešava, lista će sigurno početi s prilagođavanjem. Ljudi traže personalizaciju. Manje su zainteresirani za standardizaciju.
I upravo zbog ove promjene u ponašanju ljudi i sposobnosti 3D tehnologije printanja da zadovolji ljudsku potrebu za personalizacijom, prilagođavanjem, ona je u stanju zamijeniti tradicionalno zasnovane proizvodne tehnologije.
Fleksibilnost je skriveni faktor koji stoji iza ljudske potrage za personalizacijom. Činjenica da na tržištu postoji fleksibilan materijal za 3D printanje koji korisnicima omogućava razvoj sve fleksibilnijih dijelova i funkcionalnih prototipova predstavlja izvor čistog blaženstva za neke korisnike.
3D printana moda i 3D printane protetske ruke su primjeri primjena u kojima treba cijeniti fleksibilnost 3D printanja.
3D printanje gume je područje koje je još uvijek u fazi istraživanja i razvoja. Ali za sada nemamo tehnologiju 3D printanja gume, dok guma ne postane u potpunosti printljiva, morat ćemo se snaći s alternativama.
Prema istraživanjima, najbliža alternativa gumi se naziva termoplastični elastomeri. Postoje četiri različite vrste fleksibilnih materijala koje ćemo detaljno razmotriti u ovom članku.
Ovi fleksibilni materijali za 3D printanje nazivaju se TPU, TPC, TPA i Soft PLA. Počet ćemo s kratkim pregledom fleksibilnih materijala za 3D printanje općenito.
Koji je najfleksibilniji filament?
Odabir fleksibilnih filamenata za vaš sljedeći 3D projekt printanja otvorit će vam svijet različitih mogućnosti za vaše printove.
Ne samo da možete štampati niz različitih predmeta sa svojim fleksibilnim filamentom, već i ako imate štampač sa dvostrukim ili višeglavim ekstruderom, možete štampati prilično nevjerovatne stvari koristeći ovaj materijal.
Dijelovi i funkcionalni prototipovi kao što su japanke po mjeri, glave s kuglastim podmetačima za stres ili jednostavno prigušivači vibracija mogu se isprintati pomoću vašeg printera.
Ako ste odlučni da Flexi filament koristite kao dio štampanja svojih predmeta, sigurno ćete uspjeti u ostvarenju svojih zamisli.
S obzirom na to da je danas u ovoj oblasti dostupno toliko mnogo opcija, teško je zamisliti koliko je vremena prošlo u oblasti 3D printanja bez ovog materijala za printanje.
Za korisnike je štampanje fleksibilnim filamentima u to vrijeme bila prava gnjavaža. Problem je bio uzrokovan mnogim faktorima koji su se vrtjeli oko jedne zajedničke činjenice da su ovi materijali vrlo mekani.
Mekoća fleksibilnog 3D materijala za štampanje učinila ih je rizičnim za štampanje bilo kojim štampačem, umjesto toga, bilo je potrebno nešto zaista pouzdano.
Većina štampača u to vrijeme suočavala se s problemom guranja kroz mlaznicu, tako da bi se svaki put kada biste nešto bez ikakve krutosti gurnuli kroz mlaznicu, savijalo, uvijalo i borilo protiv nje.
Svi koji su upoznati sa izvlačenjem konca iz igle za šivenje bilo koje vrste tkanine mogu se poistovjetiti sa ovim fenomenom.
Osim problema efekta guranja, proizvodnja mekših filamenata poput TPE-a bila je vrlo herkulovski zadatak, posebno s dobrim tolerancijama.
Ako uzmete u obzir lošu toleranciju i započnete proizvodnju, postoji mogućnost da će filament koji ste proizveli morati proći kroz proces loše obrade detalja, zaglavljivanja i ekstruzije.
Ali stvari su se promijenile, trenutno postoji niz mekih filamenata, neki od njih čak i sa elastičnim svojstvima i različitim nivoima mekoće. Meki PLA, TPU i TPE su neki od primjera.
Tvrdoća po Shoreu
Ovo je uobičajeni kriterij koji možete vidjeti kod proizvođača filamenata koji spominju uz naziv svog materijala za 3D printanje.
Tvrdoća po Shoreu se definiše kao otpornost svakog materijala na udubljivanje.
Ova skala je izumljena u prošlosti kada ljudi nisu imali referencu kada govore o tvrdoći bilo kojeg materijala.
Dakle, prije nego što je izumljena tvrdoća po Shoreu, ljudi su morali koristiti svoja iskustva drugima kako bi objasnili tvrdoću bilo kojeg materijala na kojem su eksperimentirali, umjesto da spominju određeni broj.
Ova skala postaje važan faktor pri razmatranju koji materijal kalupa odabrati za proizvodnju dijela funkcionalnog prototipa.
Na primjer, kada želite birati između dvije gume za izradu kalupa gipsane balerine koja stoji, tvrdoća po Shoreu bi vam rekla da imate gumu kratke tvrdoće 70 A koja je manje korisna od gume sa tvrdoćom po Shoreu od 30 A.
Obično, kada radite s filamentima, znate da preporučena tvrdoća po Shoreu za fleksibilni materijal varira od 100A do 75A.
Pri čemu bi, očigledno, fleksibilni materijal za 3D štampanje koji ima tvrdoću po Shoreu od 100A bio tvrđi od onog koji ima 75A.
Na šta treba obratiti pažnju prilikom kupovine fleksibilnog filamenta?
Prilikom kupovine bilo kojeg filamenta, ne samo fleksibilnog, treba uzeti u obzir različite faktore.
Trebali biste početi od centralne tačke koja vam je najvažnija, nešto poput kvaliteta materijala koji će rezultirati lijepim dijelom funkcionalnog prototipa.
Zatim biste trebali razmisliti o pouzdanosti u lancu snabdijevanja, tj. materijal koji jednom upotrijebite za 3D printanje trebao bi biti kontinuirano dostupan, u suprotnom biste na kraju koristili ograničenu količinu materijala za 3D printanje.
Nakon što ste razmislili o ovim faktorima, trebali biste razmisliti o visokoj elastičnosti i širokom izboru boja. Jer, neće svaki fleksibilni materijal za 3D printanje biti dostupan u boji u kojoj ga želite kupiti.
Nakon što uzmete u obzir sve ove faktore, možete uzeti u obzir korisničku podršku i cijenu kompanije u poređenju s drugim kompanijama na tržištu.
Sada ćemo navesti neke od materijala koje možete odabrati za štampanje fleksibilnog dijela ili funkcionalnog prototipa.
Lista fleksibilnih materijala za 3D printanje
Svi dolje navedeni materijali imaju neke osnovne karakteristike, poput fleksibilnosti i mekoće. Materijali imaju odličnu otpornost na zamor i dobra električna svojstva.
Imaju izvanredno prigušivanje vibracija i udarnu čvrstoću. Ovi materijali pokazuju otpornost na hemikalije i vremenske uvjete, imaju dobru otpornost na kidanje i habanje.
Svi se mogu reciklirati i imaju dobru sposobnost apsorpcije udara.
Preduvjeti za štampač za štampanje sa fleksibilnim 3D materijalima za štampanje
Postoje neka standardna načela koja treba slijediti prilikom podešavanja štampača prije štampanja s ovim materijalima.
Temperaturni raspon ekstrudera vašeg štampača treba biti između 210 i 260 stepeni Celzijusa, dok temperatura sloja treba da bude od sobne temperature do 110 stepeni Celzijusa, ovisno o temperaturi staklastog prijelaza materijala koji želite štampati.
Preporučena brzina štampanja pri štampanju sa fleksibilnim materijalima može biti od pet milimetara u sekundi do trideset milimetara u sekundi.
Ekstruderski sistem vašeg 3D štampača treba da bude direktno pogonjen i preporučuje se da imate ventilator za hlađenje radi brže naknadne obrade dijelova i funkcionalnih prototipova koje proizvodite.
Izazovi pri štampanju s ovim materijalima
Naravno, postoje neke stvari o kojima morate voditi računa prije štampanja s ovim materijalima na osnovu poteškoća s kojima su se korisnici ranije suočavali.
-Poznato je da ekstruderi štampača loše obrađuju termoplastične elastomere.
-Upijaju vlagu, pa očekujte da će vam se otisak povećati ako se filament ne skladišti pravilno.
Termoplastični elastomeri su osjetljivi na brze pokrete, tako da se mogu saviti kada se proguraju kroz ekstruder.
TPU
TPU je skraćenica za termoplastični poliuretan. Vrlo je popularan na tržištu, tako da prilikom kupovine fleksibilnih filamenata postoji velika vjerovatnoća da ćete često naići na ovaj materijal u poređenju s drugim filamentima.
Na tržištu je poznat po tome što pokazuje veću krutost i mogućnost lakšeg ekstrudiranja u odnosu na druge filamente.
Ovaj materijal ima pristojnu čvrstoću i visoku izdržljivost. Ima visok raspon elastičnosti, reda veličine od 600 do 700 posto.
Tvrdoća ovog materijala po Shoreu kreće se od 60 A do 55 D. Ima odličnu mogućnost štampanja i poluproziran je.
Njegova hemijska otpornost na masnoće i ulja čini ga pogodnijim za upotrebu sa 3D štampačima. Ovaj materijal ima visoku otpornost na abraziju.
Preporučuje se da tokom štampanja sa TPU materijalom održavate temperaturu štampača između 210 i 230 stepeni Celzijusa, a temperaturu podloge između nezagrijanog stanja i 60 stepeni Celzijusa.
Brzina štampanja, kao što je gore spomenuto, trebala bi biti između pet i trideset milimetara u sekundi, dok se za prianjanje na podlogu preporučuje korištenje Kapton ili slikarske trake.
Ekstruder bi trebao biti direktno pogonjen, a ventilator za hlađenje se ne preporučuje barem za prve slojeve ovog printera.
TPC
Oni su skraćenica za termoplastični kopoliester. Hemijski, to su polieterski esteri koji imaju naizmjenični niz nasumične dužine dugog ili kratkog lanca glikola.
Tvrdi segmenti ovog dijela su kratkolančane esterske jedinice, dok su meki segmenti obično alifatski polieteri i poliester glikoli.
Budući da se ovaj fleksibilni materijal za 3D printanje smatra materijalom inženjerskog kvaliteta, ne viđate ga tako često kao TPU.
TPC ima nisku gustoću s elastičnim rasponom od 300 do 350 posto. Njegova tvrdoća po Shoreu kreće se od 40 do 72 D.
TPC pokazuje dobru otpornost na hemikalije i visoku čvrstoću sa dobrom termičkom stabilnošću i otpornošću na temperature.
Prilikom štampanja sa TPC-om, preporučuje se da temperaturu održavate u rasponu od 220 do 260 stepeni Celzijusa, temperaturu podloge u rasponu od 90 do 110 stepeni Celzijusa, a brzinu štampanja u istom rasponu kao i kod TPU-a.
TPA
Hemijski kopolimer TPE-a i najlona nazvan termoplastični poliamid je kombinacija glatke i sjajne teksture koja dolazi od najlona i fleksibilnosti koja je blagodat TPE-a.
Ima visoku fleksibilnost i elastičnost u rasponu od 370 i 497 posto, sa tvrdoćom po Shoreu u rasponu od 75 i 63 A.
Izuzetno je izdržljiv i pokazuje štamparske karakteristike na istom nivou kao i TPC. Ima dobru otpornost na toplotu, kao i prianjanje slojeva.
Temperatura ekstrudera štampača tokom štampanja ovog materijala treba da bude u rasponu od 220 do 230 stepeni Celzijusa, dok temperatura sloja treba da bude u rasponu od 30 do 60 stepeni Celzijusa.
Brzina štampanja vašeg štampača može biti ista kao što je preporučeno prilikom štampanja TPU i TPC materijala.
Prianjanje na podlogu štampača treba da bude na bazi PVA, a sistem ekstrudera može biti sa direktnim pogonom, kao i Bowden.
Vrijeme objave: 10. jul 2023.