MODUL 1 · OSNOVE 3D ISPISA
Nastavna jedinica 1.13
Materijali za 3D ispis
Izbor materijala odlučuje o gotovo svemu što se od predmeta očekuje: koliko izdrži, do koje temperature, koliko se skuplja i kako izgleda. Kod taložnog srašćivanja izbor je pregledan, ali svaki materijal traži svoje uvjete i ne oprašta zanemarivanje.
- navesti glavne materijale za FDM ispis i njihova svojstva
- odabrati temperature mlaznice i podloge prema materijalu
- objasniti pojavu skupljanja i njezinu posljedicu na mjere i prionjivost
- objasniti utjecaj vlage na filament i način sušenja
- izračunati masu i duljinu filamenta iz volumena i gustoće
Što određuje izbor materijala
Materijal se bira prema zahtjevima predmeta, a ne prema navici. Ključna su četiri pitanja. Koliko predmet mora izdržati i kakvo je opterećenje: stalno, udarno ili savijanje. Kojoj je temperaturi izložen u radu. Je li izložen vanjskim uvjetima, ultraljubičastom zračenju i vlazi. I na kraju, koliko je važan izgled.
Uz to treba provjeriti može li uređaj tražene uvjete uopće ostvariti. Materijali koji se jako skupljaju traže vruću podlogu i po mogućnosti zatvorenu komoru; savitljivi materijali traže ekstruder s izravnim pogonom; neki traže mlaznicu otpornu na trošenje. Printer P-1 grije podlogu do 110 °C, što pokriva sve uobičajene materijale, ali nema zatvorenu komoru.
Pregled materijala za FDM
Šest se materijala susreće u gotovo svakoj radionici. Razlikuju se po čvrstoći, žilavosti, toplinskoj postojanosti i po tome koliko su zahtjevni za ispis.
| Materijal | Mlaznica | Podloga | Skupljanje | Obilježja i primjena |
|---|---|---|---|---|
| PLA | 195 – 220 °C | 50 – 60 °C | vrlo malo | najlakši za ispis, krut, krhak, slaba toplinska postojanost; modeli i naprave |
| PETG | 230 – 250 °C | 70 – 85 °C | malo | žilav, otporan na vlagu, dobra prionjivost; kućišta i dijelovi u uporabi |
| ABS | 230 – 250 °C | 95 – 110 °C | veliko | toplinski postojan, može se glačati parom; traži komoru |
| ASA | 240 – 260 °C | 95 – 110 °C | veliko | kao ABS, ali postojan na sunčevu svjetlost; vanjska primjena |
| TPU | 215 – 235 °C | 40 – 60 °C | malo | savitljiv, otporan na trošenje; brtve, odbojnici, prihvati |
| Najlon (PA) | 250 – 270 °C | 70 – 100 °C | srednje | vrlo žilav i otporan na trošenje, jako upija vlagu; zupčanici i ležajevi |
Za učenje i za većinu naprava PLA je razuman izbor: ispisuje se lako, ne skuplja se i daje točne mjere. Njegova je granica toplinska postojanost — predmet ostavljen na suncu u automobilu izgubit će oblik. Za dijelove u uporabi najčešće se bira PETG jer spaja jednostavnost ispisa s pristojnom žilavošću.
Skupljanje i odvajanje s podloge
Svaki termoplast pri hlađenju smanjuje volumen. Kod ispisa to znači da se sloj koji se hladi steže, a budući da je pričvršćen za prethodni sloj, u predmetu nastaju naprezanja. Kod rubova predmeta ta naprezanja podižu materijal s podloge, što se vidi kao savijanje rubova prema gore. Kod visokih predmeta mogu izazvati i pucanje između slojeva.
Protumjere su poznate: vruća podloga, zatvorena komora ili barem zaštita od propuha, obrub koji povećava površinu prionjivosti, veća površina prvog sloja i zaobljeni umjesto oštrih kutova na donjem rubu. Kod PLA je skupljanje toliko malo da se protumjere rijetko trebaju; kod ABS i ASA one su obavezne.
Pažnja
Propuh je čest, a slabo prepoznat uzrok neuspjelih ispisa. Uređaj postavljen pokraj otvorenog prozora ili nasuprot vratima ispisuje ABS i ASA nepouzdano, čak i uz ispravno postavljene temperature.
Vlaga i čuvanje
Većina filamenata upija vlagu iz zraka. Voda upijena u materijal pri taljenju naglo isparava, pa se u mlaznici stvaraju mjehurići. Posljedice su prepoznatljive: pucketanje pri ispisu, hrapava i mutna površina, nitice i osjetno slabiji predmet. Najviše vlage upija najlon, zatim PETG i TPU, a PLA razmjerno najmanje, ali ni on nije imun.
Filament se čuva u zatvorenoj vrećici ili kutiji sa sredstvom za sušenje, a otvoreni kolut ne ostavlja se na uređaju danima. Navlaženi se filament suši u sušilici ili u pećnici pri temperaturi znatno nižoj od one pri kojoj materijal mekša, tipično nekoliko sati. Sušenje vraća svojstva, ali ga treba ponoviti ako kolut opet stoji na zraku.
Primjer
Kolut najlona koji je tjedan dana stajao otvoren daje ispis s mjehurićima i mutnom površinom. Nakon šest sati sušenja pri 70 °C isti kolut daje glatku površinu i predmet koji se ne lomi rukom. Sam materijal nije bio neispravan.
Masa, duljina i potrošnja
Iz volumena utrošenog materijala i gustoće dobiva se masa, a iz volumena i presjeka filamenta njegova duljina. Za model N-14 slicer procjenjuje 6,2 cm³. U PLA gustoće 1,24 g/cm³ to je oko 7,7 g, a duljina filamenta promjera 1,75 mm iznosi približno 2,6 m. Iz koluta od jednog kilograma dobiva se, dakle, oko 130 takvih nosača.
Gustoće se razlikuju, pa isti predmet u različitim materijalima nema istu masu. ABS je najlakši od navedenih, PETG najteži, a razlika između krajnosti doseže oko petinu. Za procjenu troška to je važno jer se filament prodaje po masi, a troši po volumenu.
Iz utrošenog volumena, gustoće materijala i promjera filamenta računaju se masa predmeta, potrebna duljina filamenta i broj komada po kolutu.
Ključni pojmovi
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| PLA | Najlakši materijal za ispis, krut i krhak, slabe toplinske postojanosti. |
| PETG | Žilav materijal otporan na vlagu, čest izbor za dijelove u uporabi. |
| ABS i ASA | Toplinski postojani materijali koji se jako skupljaju i traže vruću podlogu i komoru. |
| TPU | Savitljiv materijal otporan na trošenje; traži ekstruder s izravnim pogonom. |
| Najlon | Vrlo žilav materijal koji jako upija vlagu i traži sušenje prije ispisa. |
| Skupljanje | Smanjenje volumena pri hlađenju; uzrok savijanja rubova i unutarnjih naprezanja. |
| Gustoća | Masa po jedinici volumena; pretvara utrošeni volumen u masu predmeta. |
Provjeri se
Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.
Pitanje 1 od 3
Koji materijal najmanje skuplja i najlakše se ispisuje?
PLA se vrlo malo skuplja, ne traži zatvorenu komoru i daje točne mjere.
Pitanje 2 od 3
Kolika je masa predmeta volumena 6,2 cm3 ispisanog u PLA gustoće 1,24 g/cm3?
Masa se dobiva umnoškom volumena i gustoće: 6,2 puta 1,24 daje približno 7,7 g.
Pitanje 3 od 3
Što se događa pri ispisu navlaženog filamenta?
Upijena voda pri taljenju naglo isparava, što uzrokuje pucketanje, mutnu površinu, nitice i slabiji predmet.
Odgovoreno 0 od 3.