Как использовать pla пластик в проектах 3d печати
Содержание:
Основные проекты, которые используют PLA
PLA считается одним из лучших материалов для филамента для использования новичками 3D печати, поскольку это самый простой для печати тип пластика. Также он предъявляет минимальные требования, поэтому его можно использовать с недорогими 3D принтерами.
При использовании PLA получаются хорошо выглядящие предметы потому, что он печатается с приятной глянцевой поверхностью даже без последующей обработки. Как правило, с помощью PLA проще получить высококачественные образцы печати.
Пример хорошо выглядящего образца печати из PLA пластика
Благодаря простоте использования, PLA является естественным выбором для разработки прототипов. Это позволяет разработчикам удобно перебирать различные версии своего продукта.
Прототипы деталей, изготовленные из PLA пластика
PLA особенно полезен в работающих прототипах, если детали не подвергаются большому давлению или ударам. Например, корпуса для электроники, несущие конструкции с низким напряжением или низкоскоростные передачи – всё это хорошо работает, если напечатано с помощью PLA пластика.
Рабочий прототип детали, напечатанный из PLA пластика
Настройки принтера
Как упоминалось ранее, PLA по сравнению с другими типами филамента печатается при относительно низкой температуре. Конечно, когда речь заходит о 3D печати, скорее всего, потребуются некоторые эксперименты, чтобы определить оптимальный уровень температуры, который лучше всего подходит для вашего принтера.
В этом смысле 3D принтеры немного похожи на печи, каждая из которых работает по-своему. Например, печать при высокой температуре может привести к появлению пятен, провисаний и потере мелких деталей на объекте печати.
Идеальные температура сопла, температура стола и адгезия стола для PLA материалов
Установка слишком высокой температуры может привести к более высокому нагреву экструдера, увеличивая вероятность засорения.
Во время печати при низкой температуре возможно расслоение слоев объекта печати. Они могут плохо слипаться, и общее качество поверхности объекта может ухудшиться в процессе печати.
Пример разницы качества объектов печати из PLA пластика при трех разных установках температуры
PLA можно без проблем использовать для печати небольших объектов на неподогреваемом столе. Если вы хотите изготавливать более крупные детали, особенно длинные и тонкие, нагретый стол может помочь уменьшить деформацию. При использовании ненагретого стола улучшить адгезию (сцепление) может помочь печать полей (brim) или плота (raft).
Статуэтка совы, изготовленная из PLA на поверхности BuildTalk для улучшения сцепления со столом
Наконец, говоря об адгезии, PLA хорошо прилипает к малярному скотчу. Если скотч заменяется по мере износа его поверхностного слоя, он хорошо служит для адгезии (сцепления) первого слоя с нагретым или ненагретым столом. Также существует множество специализированных продуктов для покрытия стола, которые также хорошо работают с PLA и не требуют постоянной замены.
Физические свойства PLA и ABS пластиков
| Наименование | ABS M30 (Fortus 360mc) | PLA | ABS |
|---|---|---|---|
| Плотность материала | 1,04 г/см3 | 1,25 г/см3 | 1,05 г/см3 |
| Предел текучести при растяжении | 53-70 МПа | 34-52 МПа | |
| Прочность при растяжении | 10-60 МПа | 26-47 МПа | |
| Предел прочности на разрыв | 36 МПа | 40 МПа | 30 МПа |
| Ударная прочность | 283 кДж/м2 | 100 кДж/м2 | 130 кДж/м2 |
| Модуль упругости при растяжении | 2400 МПа | 350-2800 МПа | 1700-2930 МПа |
| Относительное удлинение при растяжении | 4% | 1,5-380 % | 6-100 % |
| Разрушающее напряжение при изгибе | 61 МПа | 88-119 МПа | 52-95 МПа |
| Модуль упругости при изгибе | 2300 МПа | 0,89-1,03 МПа | 1700-3000 МПа |
| Температура размягчения | 99 °C | 52-165 °C | 90-119 °C |
| Температура плавления | 220 °C | 165-195 °C | 220°C |
| Усадка | — | 0,3-0,8 % |
Stratasys Fortus 360mc
Picaso 3D Designer и Makerbot Replicator 2
Детали из PLA и ABS пластиков мы изготавливаем с помощью промышленного
3D принтера Stratasys Fortus 360mc и настольных 3D-принтеров Makerbot Replicator 2
(США) и Picaso 3D Designer (Россия).
Эти модели гарантируют построение прототипов с высокой точностью и максимальным
качеством поверхности, достижимым при использовании технологии послойного наплавления (FDM).
Стоимость
PLA считается доступным по стоимости материалом для 3D печати. Его цена варьируется от 15 до 30 долларов за килограмм, что делает его немного дешевле, чем второе по распространенности сырье для 3D печати, акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), и вдвое дешевле нейлона. Поставщики с более высокой ценой обычно имеют лучшие погрешности по размерам и выбор менее распространенных цветов.
Измерение диаметра филамента из PLA пластика
| Бренд | |||
| Amazon Basics | Hatchbox | Prusament | |
| Цена | $18,99 | $19,99 | $24,99 |
| Допустимая погрешность диаметра | ±0,05 мм | ±0,03 мм | ±0,02 мм |
Допустимая погрешность диаметра ±0,05 мм может показаться хорошей, но преимущества более дорогих, но более точных филаментов становятся более очевидными, когда таблица сравнения расширяется, чтобы включить в нее изменения площади поперечного сечения у филаментов с разными ценами.
3D принтеры полагаются на постоянство площади поперечного сечения нити, чтобы точно определить, сколько пластика выдавливается.
При номинальной площади поперечного сечения 2,40 мм2 для филамента диаметром ровно 1,75 мм, у дешевого филамента изменения площади поперечного сечения могут доходить до 11%.
Это означает, что в любой момент во время печати, если вы используете самую дешевую нить, ваш принтер может выдавливать на 11% слишком много или слишком мало пластика. Это изменение может оказать заметное влияние на качество печати.
| Бренд | |||
| Amazon Basics | Hatchbox | Prusament | |
| Цена | $18,99 | $19,99 | $24,99 |
| Допустимая погрешность диаметра | ±0,05 мм | ±0,03 мм | ±0,02 мм |
| Процентное изменение диаметра | 2,86% | 1,71% | 1,14% |
| Минимальная площадь сечения | 2,26 мм2 | 2,32 мм2 | 2,35 мм2 |
| Максимальная площадь сечения | 2,54 мм2 | 2,49 мм2 | 2,46 мм2 |
| Процентное изменение площади сечения | 11,7% | 7,1% | 4,6% |
Простота использования
Хотя печать с использованием нити PLA сложна, а последующая обработка отнимает много времени, этот материал прост в использовании. Даже самые простейшие 3D принтеры могут создавать детали с помощью PLA. PLA имеет низкую температуру печати, около 205°C, поэтому вам не понадобится полностью металлический хотэнд.
PLA также не требует подогреваемой подложки, так как он совсем немного деформируется при охлаждении. Кроме того, PLA почти не пахнет.
Единственная отрицательная характеристика PLA филамента в том, что касается удобства использования, заключается в том, что PLA поглощает влагу из воздуха, что ухудшает его качество. Поэтому при хранении PLA филамента настоятельно рекомендуется запечатывать катушки нити в вакуумную упаковку вместе пакетиками силикогеля.
Постобработка
Один из самых больших недостатков использования филамента из PLA заключается в том, что это сложный материал для последующей обработки.
Для химической полировки деталей из PLA способов нет, в отличие от его конкурента ABS. Поэтому, если вы хотите удалить на деталях линии печати или сгладить их поверхности, вам придется прибегнуть к шлифованию.
Основной проблемой в этом случае является то, что PLA размягчается при довольно низкой температуре, около 60°C. По мере размягчения детали будут приклеиваться к наждачной бумаге или приобретать уродливый белый цвет.
Пример того, как PLA материалы могут размягчиться при относительно низких температурах
Из-за необходимости сохранять детали холодными и твердыми усложняется использование электроинструмента для шлифования. Вместо этого многие для окончательной обработки детали используют мокрое ручное шлифование.
Примечание. Мокрое шлифование включает в себя шлифование детали под струей воды или в какой-либо емкости с водой.
Мокрое шлифование объекта из PLA пластика
Мокрое шлифование обеспечивает охлаждение детали, одновременно вымывая мусор, образовавшийся в результате шлифования.
Однако, уменьшенное трение мокрого шлифования по сравнению с сухим шлифованием означает, что для получения полностью отполированной детали может понадобиться больше времени.
Расходные материалы для 3D принтера
В настоящее время применяется десяток разнообразных технологий 3D печати, каждая из которых предполагает использование того или иного материала. Наиболее популярным вариантом печати на 3Д принтере является метод послойного наплавления FDM. Размягченный пластиковый полимер в виде тонкой нити (филамента) слой за слоем укладывается и надежно фиксируется на поверхности предыдущего слоя, таким образом, происходит выращивание твёрдых трехмерных объектов.
Виды пластика для 3D принтера
На данный момент существуют множество видов пластика для 3D принтера, различающиеся температурой плавления, размерной стабильностью, ударопрочностью, возможностью механической обработки, и пр. Выбор необходимого расходного материала зависит от модели 3D принтера, ваших потребностей и финансовых возможностей. Наиболее востребованными в области трехмерной печати являются термопластики:
- ABS (АБС) – Ударопрочный и пластичный термопластик нефтяного происхождения, очень крепкий и жесткий, с высокой теплостойкостью. Растворим в ацетоне и поддается последующей обработке шлифованием, однако выделяет неприятные пластиковые пары при нагревании, поэтому использовать ABS пластик рекомендуется в хорошо проветриваемом помещении. Наиболее часто применим в инженерных и профессиональных областях.
- PLA (ПЛА) – Экологически чистый и биоразлагаемый материал, созданный из полимеров молочной кислоты. Обладает хорошей жесткостью и гладкой, глянцевой поверхностью. Хуже поддается шлифовке и не взаимодействует с ацетоном, а также подвержен деформации при повышении температуры и недолговечен. Используется для изготовления арт-объектов и хозяйственной утвари.
- Nylon (Нейлон) – твёрдый, прочный и гибкий термопластичный полимер. Он износостоек, а также имеет отличный коэффициент скольжения, благодаря чему хорошо подходит для печати шестеренок и других конструкций, испытывающих серьезные механические нагрузки.
- HIPS – ударопрочный полистирол, легко шлифуется и обрабатывается. В большинстве случаев используется как материал поддержки.
- FLEX, TPE или TPU — термопластичные пластики, эластичные и достаточно прочные материалы, похожие физическими свойствами на силикон.
- PVA – водорастворимый синтетический полимер отлично подходящий для применения в качестве поддержек. Экологичен и нетоксичен.
- PET-G (ПЭТГ, полиэстер) – отличается химической и механической стойкостью, идеален для изготовления упаковки и пластиковых бутылок.
- WOOD или деревянный пластик — композит с содержанием переработанной древесины и безопасного связующего полимера. Устойчив к влаге, нетоксичен и не поддается деформациям. Полученные предметы можно шлифовать и обрабатывать как настоящие изделия из дерева.
Характеристики Makerbot
| Наименование | Значение |
|---|---|
| Технология | Метод послойного наплавления (FDM) |
| Размер области построения | 285 x 153 x 155 мм |
| Толщина слоя | 0,1 мм |
| Материал | PLA пластик |
| Поддерживаемые форматы файлов | STL |
Пластиковая нить подается в экструдер — устройство, оснащенное механическим приводом для
подачи нити, нагревательным элементом для плавки материала и соплом, через которое
осуществляется непосредственно экструзия. Нагревательный элемент служит для нагревания сопла,
которое в свою очередь плавит пластиковую нить и подает расплавленный материал на строящуюся
модель. Как правило, верхняя часть сопла наоборот охлаждается с помощью вентилятора для
создания резкого градиента температур, необходимого для обеспечения плавной подачи материала.
Nylon (Нейлон)
Еще более новым материалом для 3Д-печати считается Nylon (нейлон). Материал хорошо стоек к воздействию широкого спектра растворителей и химикатов. Особенно сегодня популярен Nylon фирмы Taulman 3d. Известно, что нейлон успешно используется в различных отраслях:
- В медицине — для регенерации и замены кости, а также для изготовления прочных индивидуальных протезов с креативными перфорационными узорами.
- Для изготовления прототипов изделий на станках с ЧПУ — из напечатанных нейлоновых блоков, или для доработки уже напечатанных нейлоновых прототипов на указанных станках.
- Для печати соединительных элементов для металлических конструкций.
- В литейном производстве для создания литейных форм (не для кремневых прототипов), посредством создания модели формы в stl формате для преобразования заданной модели в цифровой G-код приемлемый для 3D-печати.
- В электрохимической промышленности для создания аккумуляторных сепараторов полимерных батарей.
- В музыке (например, нейлоновые струны).
Подытожив выше написанное, можно утверждать, что рынок материалов для печати пластиком на 3Д-принтере постоянно расширяется. И не может не радовать стремление производителей сделать свои материалы более дружелюбными к окружающей среде, хотя и не без настойчивого наставления со стороны государства и общества.
Следите за нашими публикациями, и вы будете в курсе всех самых значимых новинок в сфере 3D-печати! А мы на этом закончим описание самых популярных материалов для 3д-печати пластиком, и напомним, что наши дизайнеры и технологи могут спроектировать, визуализировать и напечатать для вас 3д-объект любой сложности!
