V prvom rade je potrebné si uvedomiť a rozlíšiť, že pre 3D tlač v súčasnosti existuje až 11 technológií, z ktorých 7 je štandardizovaných podľa normy ISO/ASTM 52900. Pre každú technológiu sú špecifické iné materiály. Jedná sa o tieto technológie:

1. Tavenie plastovej struny (FFF/FDM),
2. Stereolitografia (SLA/DLP),
3. Spekanie polymérových práškov (SLS) a spekanie kovových práškov (DMLS/SLM/EBM),
4. Vstrekovanie a vytvrdzovanie materiálu (MJ),
5. Vstrekovanie a vytvrdzovanie pojiva (Binder Jetting),
6. Tavenie kovovej elektródy (DOD),
7. Laminovanie pásov materiálu (UAM, LOM).

Podľa najnovších prieskumov o využívaní aditívnych technológií, jednoznačne dominujú 3, a to FDM, SLS a SLA.

Preto v tomto blogu si prejdeme najpoužívanejšie materiály pre tieto 3 technológie.

Materiály pre FDM/FFF

PLA – (Polylaktid) ekologický polymér – najľahšie vyrobiteľný s vysokou pevnosťou. Je však krehký a má nízku tepelnú odolnosť.

ABS – (Akrylonitrilbutandienstyren)  – má vysokú tepelnú a nárazovú odolnosť. Základná varianta ABS má však vysokú zmrštivosť a preto majú výrobky tendenciu krútenia a vytrhávania z podložky. Vylepšené vlastnosti majú materiály ABS-X a ABS-T so zníženou zmrštivosťou.

PETG – (Polyethylentereftalát + Glykol) –  kombinuje vlastnosti PLA a ABS. Je teda ľahko tlačiteľný a má vyššiu nárazovú a tepelnú odolnosť ako PLA.

NYLON – náročný materiál na tlačenie, má vysokú nárazovú odolnosť.

TPU – jedná sa o flexibilný materiál, je náročný na tlačenie.

PC – najpevnejší materiál pre FDM technológiu s vysokou tepelnou odolnosťou.

Vzájomné porovnanie vlastností týchto materiálov nájdete na obrázku nižšie:

porovnanie vlastnosti materialy

Materiály pre SLS/MJF

Nylon 12 (Polyamid PA12) – najrozšírenejší a najdostupnejší materiál pre SLS technológiu. Má vysokú pevnosť a vynikajúcu chemickú odolnosť.

Nylon 11 (Polyamid PA11) – má vyššiu nárazovú odolnosť a je pružnejší ako Nylon 12. Má však nižšiu pevnosť.

Nylon s prímesou uhlíkových vlákien – uhlíkové vlákna zvyšujú tuhosť a tepelnú odolnosť materiálu.

Nylon s prímesou sklenných vlákien – sklenné vlákna zvyšujú tuhosť, tepelnú odolnosť a odolnosť voči abrazívnemu opotrebeniu materiálu.

Nylon s prímesou minerálnych častíc – minerálne častice zvyšujú tuhosť, tepelnú stabilitu a hustotu materiálu.

Nylon s prímesou hliníkových častíc – hliníkové častice dodajú materiálu metalický vzhľad a zvyšujú jeho tuhosť a strojovú opracovateľnosť.  

Nehorľavý nylon – jedná sa o certifikovaný materiál pre spotrebné výrobky a letecký priemysel s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami.

Materiály pre SLA/DLP

Pre tieto technológie nebudeme porovnávať konkrétne materiály, pretože väčšina výrobcov má vlastné chemické patenty a dodáva vlastné materiály pre ich výrobné stroje.

Preto je podstatne jednoduchšie rozdeliť materiály pre SLA/DLP do 4 materiálových skupín:

1. Štandardné živice – určené pre prototypovanie, majú hladký povrch. Môžu byť aj transparentné. Jedná sa o najdostupnejší typ živíc.

2. Technické živice – majú špecifické chemické a mechanické vlastnosti. Aby materiály dosiahli požadovaných vlastností, je potrebné ich dodatočne vytvrdiť v komore s UV svetlom.

Najrozšírenejšie technické živice majú obvykle tieto vlastnosti:

• vysokú pevnosť,
• vysokú odolnosť voči abrazívnemu opotrebeniu,
• vysokú teplotnú odolnosť,
• obsahujú aditíva sklených alebo keramických častíc (pre zvýšenie pevnosti, tepelnej odolnosti a pod.),
• flexibilné.

3. Živice určené pre dentálny priemysel a medicínu – po sterilizácií sú kompatibilné s ľudským tkanivom.

4. Živice určené pre odlievanie – majú nízky až nulový zostatok popola po vypálení vo forme. Používajú sa ako “master model” vo formách na odlievanie s vysokou kvalitou detailov a povrchu.

Ako vyplýva z tohto príspevku, existuje pomerne veľké množstvo rôznych materiálov pre každú aditívnu technológiu. Aby sme si vedeli správne vybrať požadovaný materiál, je vhodné mať prehľad o dostupných technológiách a daných materiáloch. Pre objektívne porovnanie doporučujeme porovnávať technické listy jednotlivých materiálov.

Počet technológií a materiálov stále výrazne narastá a aj v najbližších rokoch sa môžeme pravdepodobne tešiť na ďalšie novinky.

Zdroj: 3D Hubs
Zdroj titulnej fotografie: windform.com