Polimery w druku 3D

Kiedy ludzie pytają „czy drukarki 3D używają plastiku?”, krótka odpowiedź brzmi: absolutnie – i to w wielu różnych formach. W rzeczywistości polimery są obecnie najczęściej stosowanymi materiałami w druku 3D. Są przystępne cenowo, wszechstronne i kompatybilne z szeroką gamą technologii produkcji addytywnej. Od drukarek biurkowych dla początkujących po wysokowydajne maszyny przemysłowe, materiały polimerowe do druku 3D zasilają wszystko, od prototypów po części produkcyjne.

Przyjrzyjmy się bliżej temu, co sprawia, że polimery odgrywają tak kluczową rolę w ekosystemie druku 3D.

Jakie tworzywo sztuczne jest wykorzystywane w druku 3D?

W druku 3D wykorzystuje się szeroką gamę tworzyw sztucznych, ale najpopularniejsze z nich to tworzywa termoplastyczne – materiały, które miękną po podgrzaniu i krzepną po schłodzeniu. Tworzywa te mogą być wielokrotnie przetapiane, co czyni je idealnymi zarówno dla technologii opartych na wytłaczaniu, jak i technologii proszkowych.

Poniżej znajdują się kluczowe kategorie materiałów, które są najczęściej stosowane w różnych technologiach druku 3D.

ABS, PLA i PETG – powszechnie stosowane w technologii FDM

Są to „codzienne” filamenty do drukarek FDM (Fused Deposition Modeling):

PLA jest biodegradowalny, łatwy w drukowaniu i świetnie nadaje się do modeli koncepcyjnych i części o niskim obciążeniu,
ABS oferuje lepszą wytrzymałość i odporność termiczną, ale wymaga podgrzewanej komory, aby zapobiec wypaczeniu,
PETG zapewnia równowagę między elastycznością a wytrzymałością i jest preferowany w przypadku funkcjonalnych, odpornych na wilgoć komponentów.

Materiały te są powszechnie dostępne, opłacalne i obsługiwane przez praktycznie wszystkie drukarki FDM, co czyni je domyślnym wyborem dla wielu użytkowników.

PA12 i PA11 – powszechne w SLS

W selektywnym spiekaniu laserowym (SLS) polimerami są sproszkowane nylony:

PA12 (Nylon 12) jest znany z doskonałej wytrzymałości mechanicznej, trwałości i odporności chemicznej, zapewnia wysoką precyzję, stabilność wymiarową i tolerancję na uderzenia – dzięki czemu idealnie nadaje się do funkcjonalnych prototypów, wsporników, obudów i krótkich serii produkcyjnych,
PA11 to biopochodna alternatywa dla PA12, oferująca nieco większą elastyczność i wydłużenie przy zerwaniu, co jest cenne w zastosowaniach wymagających wytrzymałości i odporności na zmęczenie.

Oba zostały zaprojektowane do spiekania laserowego, z charakterystyką proszku dostosowaną do płynności, jednolitego stapiania i możliwości recyklingu w procesie SLS.

TPU – materiały elastyczne

TPU (termoplastyczny poliuretan) jest stosowany zarówno w systemach FDM, jak i SLS, oferując elastyczność podobną do gumy, sprężystość i odporność na ścieranie. Jest powszechnie wybierany do:

uszczelki i uszczelnienia,
urządzenia do noszenia i elementy obuwia,
części pochłaniające wstrząsy,
indywidualnie dopasowane wkładki ortopedyczne.

TPU wymaga starannego dostrojenia podczas drukowania ze względu na swoją miękkość i wrażliwość na cofanie, ale jest to niezbędny polimer do każdego zastosowania wymagającego elastyczności i pochłaniania uderzeń.

Rodzaje żywic – SLA i DLP

W technologiach opartych na świetle, takich jak SLA (stereolitografia) i DLP (cyfrowe przetwarzanie światła), stosowanymi materiałami są żywice fotopolimerowe – ciecze, które zestalają się pod wpływem światła UV. Nie są to tworzywa termoplastyczne, ale polimery termoutwardzalne, co oznacza, że trwale się utwardzają i nie można ich ponownie stopić.

Typy żywic obejmują:

standardowa żywica – do modeli wizualnych i części ogólnego przeznaczenia,
Twarda żywica – dla większej wytrzymałości i odporności na uderzenia,
elastyczna żywica – naśladuje miękkość gumy,
żywica odlewnicza – wypala się czysto do odlewania inwestycyjnego,
biokompatybilna żywica – do zastosowań medycznych, dentystycznych i kontaktu ze skórą.

Każda żywica jest starannie opracowana, aby zrównoważyć lepkość, szybkość utwardzania i wydajność mechaniczną, a niektóre z nich specjalizują się w przezroczystości, odporności na ciepło lub elastyczności.

Czy drukarki 3D mogą drukować polimery?

Tak – drukarki 3D nie tylko mogą drukować z polimerów, ale większość z nich jest specjalnie do tego stworzona. Technologie druku oparte na polimerach dominują na rynku ze względu na ich niski koszt, wszechstronność materiałów i doskonałą drukowalność. Niezależnie od tego, czy pracujesz z filamentem, proszkiem czy żywicą, prawie wszystkie konsumenckie i profesjonalne drukarki 3D są zoptymalizowane pod kątem polimerów w jakiejś formie.

Rola materiałów polimerowych w druku 3D

Polimery to nie tylko materiały dla początkujących – są one wykorzystywane na każdym poziomie branży druku 3D. Od szybkiego prototypowania i modeli wizualnych po funkcjonalne części produkcyjne, materiały polimerowe oferują wydajność mechaniczną, swobodę projektowania i wykończenie powierzchni, których wymaga rozwój nowoczesnych produktów.

Niezależnie od tego, czy budujesz obudowę dla elektroniki, elastyczny komponent do noszenia, czy prowadnicę medyczną do operacji, istnieje polimer do danego celu – i metoda drukowania, która do niego pasuje.

Następny →

Drukowanie 3D metali

Zobacz także