Виды пластиков для 3D-печати: от PLA до магнитных нитей
Шесть базовых филаментов с температурами печати и сферами применения, а также экзотические композиты: дерево, металл, токопроводящие и светящиеся нити.
Как устроен выбор материала
Филамент для 3D-принтера выпускают из самого разного сырья. Условно материалы делят на базовые, которые используются чаще всего благодаря простоте печати и физическим свойствам, и экзотические, ценимые за внешний вид, состав или необычные эффекты. Ниже собраны ключевые сведения о шести базовых пластиках и нескольких композитах.
| PLA | 180–230 | 20–60 | минимальная | низкая |
| ABS | 210–250 | 80–110 | значительная | средняя |
| PETG (PET, PETT) | 220–250 | 50–75 | минимальная | низкая |
| Nylon | 240–250 | 70–100 | значительная | средняя |
| TPE, TPU, TPC | 210–230 | 30–60 | минимальная | средняя, у TPU низкая |
| PC | 270–310 | 90–110 | значительная | средняя |
PLA и ABS: два самых распространённых
PLA, полимолочная кислота, остаётся основным материалом домашней печати. Он плавится при более низкой температуре, чем ABS, почти не даёт усадки и допускает печать без подогреваемого стола, хотя подогрев помогает. Резкого запаха при печати нет, некоторые отмечают лёгкий сладковатый аромат. Пластик биоразлагаемый, его получают из возобновляемого сырья — кукурузного крахмала или сахарного тростника. Слабые стороны — хрупкость и деформация при температуре выше 60 градусов. Поэтому PLA не подходит для вещей, которые сгибают, скручивают и роняют (чехлы, игрушки, рукоятки инструмента), и для работы в нагреве. Его область — прототипы, сувениры, контейнеры.
ABS, акрилонитрил-бутадиен-стирол, второй по популярности. Изделия из него прочны, долговечны и выдерживают высокие температуры; из ABS делают, в частности, детали LEGO и велосипедные шлемы. Печатать им сложнее: нужны высокая температура и подогреваемый стол, материал склонен деформироваться при остывании и боится сквозняков, а из-за испарений помещение стоит проветривать. ABS растворим в эфирах, кетонах и ацетоне, для контакта с пищей не безопасен. Применяют его для корпусов и чехлов, нагруженных игрушек, ручек инструмента, деталей отделки автомобиля и электрошкафов.
PETG: компромисс между ними
ПЭТ — самый используемый пластик в мире, из него делают бутылки, пищевые контейнеры и волокна для тканей. В печати применяют его модификацию гликолем, PETG: она менее хрупкая и проще в работе. PETG эластичнее и долговечнее PLA и при этом легче печатается, чем ABS. Нужно учитывать, что материал гигроскопичен и требует хранения в сухом прохладном месте, а его поверхность царапается легче, чем у ABS. Разновидность PETT немного жёстче и ценится за хорошую прозрачность. PETG выбирают для деталей, испытывающих постоянные или ударные нагрузки: механических узлов, частей принтера, защитных элементов.
Нейлон, гибкие пластики и поликарбонат
Нейлон лидирует по сочетанию прочности, гибкости и долговечности. Как и PETG, он впитывает влагу, поэтому хранить его нужно сухим. Из нейлона печатают инструменты, функциональные прототипы и детали под механической нагрузкой: петли, шестерни, пряжки.
Термопластичные эластомеры (TPE) — пластмассы с резиноподобными свойствами, мягкие и растяжимые; они выдерживают нагрузки, недоступные PLA и ABS, но требуют экструдера особой конструкции. TPU чуть жёстче обычного TPE, поэтому печатается проще, он долговечнее и лучше сохраняет эластичность на морозе. TPC используется реже, зато устойчивее к химии, ультрафиолету и нагреву до 150 °C, что удобно для изделий на открытом воздухе. Гибкие нити применяют для игрушек, чехлов, обуви и всего, что должно гнуться, растягиваться и сжиматься.
Поликарбонат — самый прочный из базовых пластиков, устойчивый к ударам и температурам до 110 °C, к тому же прозрачный. В отличие от акрила он не раскалывается под нагрузкой, а умеренно изгибается. Материал гигроскопичен. Из него печатают электрические, механические и автомобильные компоненты, работающие в нагреве, а также детали систем освещения и экраны.
Композиты с наполнителями
- Дерево (WOOD). PLA с древесным волокном: сосна, берёза, кедр, чёрное дерево, ива, а также бамбук, вишня, кокос, пробка, олива. Красивая фактура достигается ценой гибкости и прочности; при перегреве поверхность выглядит подгоревшей. Назначение — декор: чаши, статуэтки, награды, архитектурные макеты.
- Металлические. Смесь металлического порошка (бронза, латунь, медь, алюминий, нержавеющая сталь) с PLA или ABS, обычно около 50 % металла, иногда до 85 %. Изделия тяжелее обычных, их можно полировать и состаривать. Наполнитель абразивен и ускоряет износ сопла.
- Магнитные. PLA или ABS с порошковым железом. Материал ферромагнитный: притягивается к магнитам, но собственного поля не имеет.
Пластики с особыми эффектами
- Биоразлагаемые. Помимо PLA, к ним относятся, например, BioFila от TwoBears и Biome3D от Biome Bioplastics. Подходят там, где нет особых требований к прочности и гибкости, в частности для прототипов.
- Токопроводящие. PLA или ABS с углеродными частицами для низковольтных схем. Печатают в паре с обычным пластиком на принтере с двумя экструдерами; типичные проекты — игровые контроллеры, клавиатуры, трекпады, соединения со светодиодами и датчиками.
- Люминесцентные. Фосфоресцентные добавки накапливают энергию на свету и отдают её в темноте; свечение бывает зелёным, синим, красным, розовым, жёлтым, оранжевым. Чем толще стенки модели, тем оно ярче. Применение — украшения, игрушки, статуэтки, праздничный декор.
Пищевая безопасность PLA, PETG и нейлона зависит от производителя, и уточнять её следует по документации конкретной марки; гибкие пластики и поликарбонат, как и ABS, к безопасным не относятся.