3D tisk: Podle čeho a jaký filament vybrat?

3D tisk: Podle čeho a jaký filament vybrat? – OBSAH

1. Co jsou to filamenty?
2. Jaké vlastnosti a parametry u filamentů rozlišujeme?
3. Další vlastnosti filamentů aneb na co si dát pozor
4. Přehled filamentů: Jaký materiál pro 3D tisk vybrat?

Co jsou to filamenty?

Filament znamená v angličtině vlákno (synonymem je např. též fiber) a v kontextu 3D tisku se jedná o materiál, který tiskárna využívá k realizaci výrobků. Filamenty se prodávají ve formě struny navinuté na cívce. Jde převážně o různé druhy čistého plastu, existují ale i plastové filamenty s příměsí, a pak dokonce takové, které mají základ v úplně jiném materiálu. S výběrem optimálního filamentu vám pomohou následující kapitoly.

Jaké vlastnosti a parametry u filamentů rozlišujeme?

Při výběru filamentu se řídíme určitými vlastnostmi a parametry, které by měly odpovídat nejen schopnostem námi vlastněné tiskárny, ale také tomu, co budeme tisknout. Správným výběrem můžeme předejít problémům s kompatibilitou, komplikacím při tisku i nedokonalostem finálního výrobku. Mezi parametry a vlastnosti, které by měl řešit každý domácí tiskař a které můžete ve filtrování produktů na Alza.cz nastavit, patří ty následující:

• Průměr filamentu: filamenty (struny) se prodávají s několika hodnotami průměru. Nejčastější průměry strun jsou 1,75 mm a 2,85 mm (též označován jako 3 mm). Před koupí filamentu se vždy ujistěte, jaký průměr vaše tiskárna vyžaduje.
• Materiál: různé materiály mají různé vlastnosti, které jsou pro kvalitu tisku stěžejní. Na konkrétní materiály se zaměříme níže v článku.
• Maximální teplota trysky: materiály pro 3D tisk tají při různých teplotách. Teplota trysky musí odpovídat nejen požadavkům konkrétního materiálu, ale také rychlosti tisku. Pomalejší (kvalitnější) tisk vyžaduje nižší teplotu trysky (pomalejší tání), rychlejší tisk naopak vyžaduje rychlejší tání, a tedy i vyšší teplotu trysky. „Maximální teplota trysky“ udává maximální hodnotu ve °C, na kterou je materiál dimenzován.



• Teplota podložky: předpokladem optimálního průběhu 3D tisku je nahřívání podložky, i když ne všechny tiskárny ho umožňují. Aby materiál držel dobře pohromadě a nedeformoval se nechtěným chladnutím, měla by mít podložka určitou teplotu. Jakou? To vám prozradí právě tento parametr.
• Pružnost: míra pružnosti definuje poddajnost vytištěného materiálu. Zatímco výrobek z málo pružného materiálu při namáhání praskne, ten s vyšší pružností se ohne.
• Teplotní odolnost: tento parametr udává, jakým teplotám materiál odolá, potom co je vytištěn.

Další vlastnosti filamentů aneb na co si dát pozor

Kromě základních parametrů mají filamenty i další vlastnosti, které lze ovšem jen těžko vyjádřit pevnými hodnotami. Přesto může být jejich přítomnost s ohledem na konečné využití výrobků zásadní. Soupis těch nejdůležitějších:

• Zápach: některé materiály mohou být při tisku nepříjemně cítit.
• Toxicita výparů: výpary z tisku někdy mívají neblahé účinky na lidské zdraví, při používání některých materiálů je proto vhodné místnost dostatečně odvětrávat a v blízkosti tiskárny se dlouho nezdržovat. V opačném případě by se mohly dostavit různé nevolnosti.
• Ekologická odbouratelnost: určité filamenty jsou ekologicky odbouratelné neboli kompostovatelné.
• Recyklovatelnost: dalším způsobem, jak tisknout ekologicky, je používat materiály, jež lze recyklovat, nebo ty, které již recyklované byly.
• Kontakt s jídlem: ne všechny materiály je vhodné nechávat v kontaktu s jídlem, některé mohou jídlo kontaminovat toxickými látkami, jiné nežádoucími bakteriemi.
• Nutnost vyhřívané podložky: vyhřívání podložky bylo zmíněno již výše. Určité materiály vyžadují, aby byla podložka 3D tiskárny vyhřívaná. Díky tomu správně drží, nedochází k nekontrolovanému rozpínání, stahování ani k jiným deformacím.

Přehled filamentů: Jaký materiál pro 3D tisk vybrat?

Výše jsme si stručně vysvětlili naprosté základy tiskových filamentů. Níže přejdeme na samotný popis nejoblíbenějších materiálů. Jejich výběr byste měli učinit, až budete mít alespoň zhruba jasno, co chcete na 3D tiskárně vyrábět. Některé materiály mají univerzální využití, jiné jsou naopak vhodné pro omezenější množství aplikací.

PLA

Hledáte-li filament, který je univerzální a v komunitě 3D tisku oblíbený, je PLA to, co najdete. Polylaktid neboli kyselina polymléčná je typ plastu, který se nevyrábí z ropy, nýbrž z rostlinných zdrojů sacharidů (např. kukuřičný škrob). Jedná se tedy o bioplast. PLA je díky tomu materiál ekologicky odbouratelný, při tisku neprodukuje zápach ani toxické výpary a jeho kontakt s jídlem je považován za bezpečný. Tato vlastnost ale nemusí být zaručena u všech konkrétních filamentů, je proto potřeba zkontrolovat informace od výrobce.

Z hlediska samotného tisku je PLA uživatelsky přívětivý materiál a práce s ním je poměrně jednoduchá. Taví se snadno (již při cca 180 °C), a protože se při tisku nijak výrazně nerozpíná ani nestahuje, nutně nevyžaduje ani vyhřívanou podložku. Přestože je PLA všestranný materiál, který se hodí na většinu aplikací, není příliš flexibilní, z čehož plyne jeho křehkost. Není tedy vhodný k využití v místech, kde by mohlo docházet k ohýbání či obdobným deformacím. Na paměti je potřeba mít také nízkou teplotní odolnost – na výrobcích se může projevit deformace už při 60 °C.

PETG

Další z řady populárních filamentů je PETG, glykolem obohacená varianta klasického PET, který zná každý například z nápojových lahví. Jde o materiál, jenž se stále relativně snadno tiskne, je ale odolný, pevný, a dokonce i do jisté míry flexibilní. Vydrží i aplikace, kde bude namáhán v ohybu či kroucení nebo bude vystaven prudkým nárazům (například jako kryt na telefon). Doporučená teplota tisku začíná na 220 °C.

Je také odolný vůči teplotám až do 80 °C, při tisku ale vyžaduje vyhřívanou podložku. Z hlediska kontaktu s jídlem je situace podobná jako u PLA – nejlepší je zkontrolovat informace od výrobce konkrétního filamentu. PETG filamenty zásadně skladujeme v suchu, protože snadno pohlcují vzdušnou vlhkost.

ABS

ABS je materiál známý svou fyzickou i teplotní odolností. Výrobky z něj jsou schopny odolat zahřívání až na 100 °C, značnému namáhání i silným nárazům. Cenou za tuto odolnost je náročnější tisk. Teplota tištěného materiálu musí dosahovat minimálně 210 °C a vyhřívaná podložka je nutností (alespoň 80 °C), ABS má totiž při nekontrolovaném chladnutí tendence k deformaci. Zároveň se jedná o materiál, jehož kontakt s jídlem je považován za nebezpečný. Vyrábí se z ropy, a není tedy ekologicky odbouratelný.

TPE

TPE filamenty jsou to, co potřebujete při tištění flexibilních a elastických výrobků. Jsou velmi odolné a pružné – ze všech standardních tiskových materiálů odolají největšímu ohybu, krutu i dalším deformacím. Tisk z běžných TPE filamentů sice patří k náročnějším, nevyžaduje však vyhřívanou podložku. Tyto materiály nejsou považovány za vhodné pro kontakt s jídlem, na druhou stranu jsou recyklovatelné a měly by být i ekologicky odbouratelné.

Často se lze setkat s použitím TPE jako filamentu při tisku bot, hodí se však i na další aplikace, kde jsou jeho vlastnosti zapotřebí – například nejrůznější těsnění. Je možné se setkat také s označením TPE32 a TPE88, které udává míru flexibility. Zatímco nižší číslo (TPE32) značí tvrdší materiál, TPE88 je materiál měkčí.

Nylon

Vysoká pevnost, odolnost a v tenké vrstvě i pružnost jsou vlastnosti, které definují nylon jako filament pro 3D tisk. Vydrží namáhání všeho druhu, jeho tisk ale není vyloženě snadný a optimální teplota extruderu se pohybuje kolem 250 °C. Tisk nylonu též vyžaduje vyhřívanou podložku. Kromě pevnosti patří mezi výhody nylonu i schopnost absorbovat nejrůznější barviva, a to jak před, tak po tisku. Nevýhodou je naopak hygroskopicita, tedy pohlcování vzdušné vlhkosti, nylon je proto třeba skladovat v suchu.

PC (Polykarbonát)

Podobně jako nylon, patří mezi velmi pevné materiály i PC neboli polykarbonát. Je dokonce jedním z nejpevnějších běžně dostupných filamentů. Mezi jeho přednosti řadíme vysokou odolnost proti tříštění, lámání i dalším snahám o poškození. Zároveň se jedná o materiál, který odolává zahřívání přesahujícímu 100 °C. Tisk probíhá za velmi vysokých teplot (i více než 300 °C) a také rozehřátí podložky by mělo být značné (kolem 100 °C). Jednou z vlastností polykarbonátu je i průhlednost.

Protože je PC silný materiál, najdeme jeho využití i v tak extrémních aplikacích, jako jsou neprůstřelná skla. Při 3D tisku ho můžeme v domácích podmínkách použít například k výrobě silně namáhaných mechanických součástek či různých ochranných pouzder. Polykarbonát je ekologicky odbouratelný i snadno recyklovatelný, nedoporučuje se však kontakt s jídlem.

Filamentů pro 3D tisk existuje nepřeberné množství, výše jsme vám nabídli zcela základní přehled těch nejběžněji používaných. Při výběru je nejdůležitější alespoň tušit, k čemu budeme filament využívat.