Какой материал использует 3D-принтер? Пластик, металл и многое другое

Хотя область 3D-печати имеет множество сложностей, теория, лежащая в основе этой технологии, элегантно проста. Вместо того, чтобы удалять материал из чего-то большего, чтобы придать ему форму (метод, который люди использовали для создания вещей на протяжении тысячелетий), 3D-печать добавляет материал к производственной подложке, что дает этому более технический термин «аддитивное производство».

Это тихая революция, и теперь материальные инновации поднимают эту отрасль на невообразимые высоты.

Как технология, 3D-печати еще предстоит решить множество проблем, прежде чем она станет по-настоящему массовой. И даже в этом случае качество будет зависеть от материалов. Многие до сих пор приравнивают 3D-печать к полимерам — идея, оставшаяся после всплеска потребительского интереса в 2010-х годах.

На самом деле история, применение и используемые материалы имеют гораздо более далеко идущие последствия. А по мере того, как другие материалы будут внедряться в аддитивное производство, производство вещей станет дешевле, быстрее, безопаснее и экологичнее.

Полимерные пластики по-прежнему являются наиболее распространенным материалом для 3D-печати, но если вы думаете, что они подходят только для фэнтезийных шахматных фигур или симпатичных настольных моделей, вы можете быть удивлены, насколько они универсальны.

Полимеры для 3D-печати выпускаются в виде нитей или смол. Как следует из названия, нити представляют собой длинные нити, которые нагреваются при прохождении через печатный экструдер и приобретают форму, когда они укладываются поверх предыдущего слоя.

Смола используется в стереолитографии (SLA) или цифровой светообработке (DLP), где материал поступает из резервуара с жидкой смолой и подвергается воздействию света при экструзии, при этом свет отверждает его в твердый слой, как он укладывается на предыдущий. .

Так что же лучше? Нити обычно подходят для более крупных деталей, которые должны быть более прочными, тогда как смолы подходят для более мелких деталей, требующих меньшей последующей обработки.

Но помимо особенностей материалов, присущих самому производственному процессу, критерии, используемые в традиционном производстве, могут широко применяться. Будет ли материал достаточно прочным в критическом соединении? Примет ли несущая поверхность массу остального объекта? Будет ли он достаточно гибким для приложения?

Самый распространенный материал для 3D-печати — полимолочная кислота (PLA) — биоразлагаемый пластик, изготовленный из возобновляемых источников, таких как кукурузный крахмал. PLA имеет множество преимуществ, таких как низкая температура плавления, идеальная для легкого и потребительского использования. Он также прочен, не расширяется так сильно, как другие материалы при нагревании, и имеет хорошую адгезию к другим материалам.

Это настолько универсальный производственный материал, что вы, возможно, не подозреваете, что PLA присутствует повсюду в вашем доме и на рабочем месте в одноразовых столовых приборах, деталях бытовой техники и электроники, а также в «хрустящем» пластике, таком как пищевая упаковка, леска, подгузники, средства женской гигиены и многое другое.

Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) подходит для применений, требующих одновременно прочности и гибкости — например, кирпичей Lego. Он прочный, дешевый, легкий и легко выдавливается через 3D-печатающую головку.

Поскольку АБС-пластик настолько же прочный и жесткий, насколько и дешевый, он обладает лучшей ударопрочностью и амортизацией, чем многие полимеры, что делает его идеальным для таких изделий, как велосипедные шлемы и головки клюшек для гольфа.

Его также можно отлить под давлением, поэтому он подходит для более диковинных форм — подумайте о музыкальных инструментах со сложной внутренней структурой, таких как кларнеты или гобои; автомобильные бамперы; и бинокль.

Как следует из названия, этот пластик связан с полиэтилентерефталатом бутылок для воды и газировки, но модифицирован гликолем, отсюда и добавленная буква «G». Он обладает высокой прочностью и гибкостью, а по сравнению с более широко используемым PLA обладает хорошей термостойкостью.

PETG идеально подходит для изделий, которые должны быть прочными, гладкими и не склонными к чрезмерной усадке. Он обладает отличными адгезионными свойствами, но поскольку он более липкий, чем большинство других полимеров, слипание на сопле экструдера может вызвать больше проблем, чем другие полимеры.

А поскольку его можно стерилизовать, он считается идеальным пластиком для упаковки пищевых продуктов.