Přehled filamentů pro FDM 3D tiskárny

Z čeho se dá tisknout na běžně dostupných tiskárnách? Jaké jsou klíčové vlastnosti jednotlivých typů a na co jsou které vhodné? To si popíšeme v tomto článku a ukážeme si i další celkem neobvyklé filamenty, které si ale i tak můžete pořídit a v klidu z nich doma tisknout.

PLA

Nejspíš jste o něm už slyšeli, je to nejběžnější a nejpoužívanější filament. Jeho vlastnosti jsou vhodné jak pro začátečníky s 3D tiskem tak pro specifické účely i pokročilých tiskařů. Tento filament se nejčastěji používá na prototypování, dekorativní účely nebo k výuce ohledně 3D tisku, protože jeho tisk je v porovnání s ostatními materiály poměrně jednoduchý a díky svému rozšíření je také velmi cenově dostupný.

Název PLA znamená polyactic acid, neboli kyselina mléčná. Jedná se o bioplast, který se vyrábí z rostlinných zdrojů a lze recyklovat a rozkládat v kontrolovaném prostředí. Na výrobu se používá nejčastěji cukrová třtina nebo řepa. Na produkci jedné tuny PLA tak vyjde zhruba 11 tun třtiny nebo 9 tun řepy.

Tiskne se od 190°C do 220°C a díky tomu jak má malou tepelnou odolnost je možné jej tisknout i bez předehřáté podložky, i když se běžně tiskne na podložku okolo 50°C. S tím přichází ale i jeho nevýhoda a tou je, že není vhodné jej používat na tisky, které budou vystaveny většímu teplu. Není ani velmi flexibilní a i když jeho odolnost patří mezi průměr mezi běžně používanými filamenty, nedoporučuji ho používat na finální a zejména mechanické výrobky. Dbejte na správné uchování filamentu, protože PLA je velmi náchylné na vlhkost.

PETG

Je to druhý nejrozšířenější filament a to hlavně díky jeho vyváženým vlastnostem. Setkávají se prakticky ve středu mezi pevností a odolností, tak mezi pevností, tepelnou odolností a jednoduchostí tisku. Je vhodný na tisk funkčních výrobků a proto je dobré mít již předchozí znalosti s nastavením tiskárny, se zvýšenou opatrností je ale vhodný jak pro pokročilé, tak pro začátečníky. Běžně se používá na tisk mechanických i finálních dílů ale i pro dekorativní účely. Jeho odolnost vůči okolním vlivům ho dělá dobrou volbou i pro venkovní použití.

PET Glykol, neboli PETG, je plast používaný například na výrobu pet lahví, ke kterému je přidán glykol. Ten zajišťuje chemickou odolnost, pružnost a možnost ho tisknout na 3D tiskárnách. Narozdíl od PLA, není úplně recyklovatelný, na druhou stranu není tak náchylný na degradaci vlhkostí.

Díky své odolnosti se tiskne při teplotách mezi 220°C a 250°C, přičemž při těchto teplotách je k dostatečnému uchycení již potřeba předehřátá podložka a to obvykle na 80°C. Díky těmto vysokým teplotám je PETG méně náchylné ke kroucení a to i při tisku složitějších tvarů. Zároveň je ale náchylný na stringování, neboli rozdělení filamentu u trysky že čeho pak vzniká několik vlasců, které zničí tisk. Při tisku z PETG je také vhodné udržovat tiskovou desku v dobrém stavu, případně ji pravidelně čistit, protože při tisku pevnějších materiálů, jako je PETG, může dojít k nadměrnému přilepení k desce a následnému poškození. K řešení tohoto problémů také pomáhá předehřátí desky před sundáním tisku, nebo před tiskem použít lepidlo nebo jinou ochranou vrstvu.

ABS

ABS je velmi pevný a tepelně odolný filament, jeho přední vlastností je především odolnost vůči nárazům. Díky svým vlastnostem spíše tvrdšího plastu je vhodný spíše pro pokročilé a jeho tisk vyžaduje již určité zkušenosti s nastavením 3D tiskárny. Hodí se na výrobu funkčních a odolných výrobků a dílů. Jeho vlastnosti nejsou tak vyvážené jako u PETG a proto se hodí spíše na specifické použití.

Patří mezi spíše recyklovatelné plasty, i když se nejedná o bioplast, je hojně používaný v automobilovém průmyslu, na výrobu elektronických zařízení a mezi jeho nejznámější patří stavebnice LEGO, která se vyrábí z upravené varianty ABS.

Tiskne se při vyšších teplotách mezi 220°C a 250°C na tiskovou podložku, kterou je potřeba zahřát na teploty okolo 100°C. Díky jeho tepelné odolnosti je vhodný zejména na kryty zařízeních, které vyzařují hodně tepla jako je například elektronika. Při tisku z ABS může docházet k odlepování od podložky, přičemž čím těžší model je, tím pravděpodobněji se odlepí a tisk pak není možné dokončit. Zabránit odlepení lze natřením desky lepidlem nebo důkladným očistěním. Zvýšit pravděpodobnost úspěšného tisku lze také správným nastavením tiskárny i gcodu. Zároveň se při tavení, tedy tisku, vypouští toxické látky a proto není vhodné tisknout z ABS v místnosti ve které jsou přítomni lidé a zajisti dostatečné proudění vzduchu, nebo z něj tisknout na uzavřených tiskárnách.

ASA

Je velmi podobný ABS, přičemž se dá považovat za trochu lepší, protože většina jeho vlastností je srovnatelná a ASA je k tomu zaměřená hlavně na odolnost vůči UV záření a přírodním živlům, což z něj dělá ideální materiál pro venkovní použití, kde je potřeba dlouhá životnost. Jedná se ale o hodně specifické využití a proto je vhodné mít již pokročilé znalosti s nastavením 3D tiskáren a 3D tiskem obecně, aby se docílilo požadované kvality tisku.

Tiskne se při teplotě 240°C až 260°C na tiskovou podložku předehřátou na cca 100°C. Časté chyby v tisku jsou stejné jako u ABS a i tady hrozí odlepení, takže je důležité uchovávat podložku čistou, mít správně nastavenou tiskárnu a případně použít lepidlo nebo jinou ochranou vrstvu podložky. Při častém tisku z ASA (nebo i ABS) je vhodné si pořídit podložku z materiálu, který zvyšuje přilnavost filamentu. Hlavním rozdílem mezi ABS a ASA je odolnost ASA vůči UV záření, to znamená že výrobky z ABS vydrží dlouhou dobu na slunci a zachovají si pevnost i barvu. Speciálně u tohoto filamentu je ale důležité ho tisknout mimo obývané prostory, ideálně v uzavřených tiskárnách nebo prostorech, které mají zajištěnou dobrou cirkulaci vzduchu, protože při jeho tavení se vypouští zdraví škodlivé výpary.

NYLON

Známý také jako PA, neboli Polyamid) má velmi vysokou odolnost vůči tření a fyzickému opotřebení, proto se hodí na výrobu mechanických součástek, které jsou určeny k dlouhodobému pohybu nebo zatížení. Je odolný i vůči chemickým látkám jako jsou například různé oleje. Vhodné využití proto najde hlavně v automobilovém průmyslu, robotice a výrobu dalších mechanicky zatížených součástek.

Nylon se tiskne při vysoké teplotě mezi 240°C a 270°C na zahřáté tiskové podložce kolem 90°C. Je velmi náchylný k absorpci vlhkosti, která může poškodit vlákna a může dojít k jejich popraskání při tisku. Doporučuje se před vytištěním skladovat v suchu, ideálně v uzavřené nádobě, či klimatizovaném prostředí. Podobně jako PLA může zvlhlý filament způsobit stringování a znehodnotit tak daný tisk. Při tisku z Nylonu také jako u ASA a ABS vycházejí škodlivé výpary a proto je důležité tisknout v uzavřených tiskárnách nebo dedikovaných místnostech.

FLEX

Jak již název napovídá jedná se o pružný filament. Díky své pružnosti je zároveň velmi odolný vůči nárazům. Používá se pro velmi specifické účely a to zejména v případech kdy je nutné mít ohebnou nebo deformovatelnou součástku jako jsou ochranné prvky nebo například těsnění. Tisk z tohoto materiálu se také považuje za jeden z nejsložitějších díky potřebě mít přesně nastavenou 3D tiskárnu a také je díky svým vlastnostem jej potřeba tisknout nižší rychlostí.

Flex je označení pro tento typ filamentů, které mohou být vyrobeny z termoplastických elastomerů nebo polyuretanu, většinou se toto ale neuvádí, protože mají prakticky identické vlastnosti. Obvykle se tiskne nižší rychlostí než ostatní a pevnější filamenty a to 20-30 mm/s. Také je dobré dát si pozor na správné nastavení trysky, aby nedošlo k ucpání a pokažení tisku. Tiskne se teplotou od 220°C do 250°C na podložku zahřátou kolem 55°C. Díky jeho pružnosti se může stát, že podávací kolečko v tiskové hlavě se zasekne do pružného materiálu a ucpe se, tomuto problému lze předejít správným nastavením průměru filamentu. Flex je také náchylný na vlhkost a proto je nutné jej skladovat v suchých uzavřených nádobách.

Další výplně a kompozity

Kromě klasických plastů, které jsme si právě popsali lze tisknout z plastů ve kterých je podíl jiného materiálu. Pro tento účel se používají určité typy dřev, kovů a kompozitních materiálů jako je například uhlíkové vlákno. Tyto výplně jsou nejčastěji přimíchány do klasickým filamentů jako je PLA nebo PETG a dají výrobkům specifické vlastnosti, ať už se jedná o pevnost, texturu, magnetismus a další.

Dřevěné filamenty

Vyrábí se přimícháním dřevěného prášku do plastového filamentu (nejčastěji PLA) v různém poměru od 20% až po cca 80%. Tato směs pak má vlastnosti dřeva, jako je vůně, vzhled a povrch (záleží na koncentraci) a proto jsou vhodné pro dekorativní účely. Vytištěné objekty jsou často doplněny i o nátěry napodobující dřevo, které pak zajistí i stejný vzhled jako u reálného dřeva.

Dřevo samo o sobě je náchylné na vlhkost, která způsobuje tlení a proto je i tento filament potřeba uchovávat v suchu. Zároveň je vhodné použít tlustší trysku, minimálně 0,4 mm, aby se předešlo ucpání tiskárny dřevěným prachem.

Kovové filamenty

Podobně jako u dřevěných filamentů se do u kovových do plastů přidávají prášky, nejčastěji z hliníku, mědi, bronzu, oceli nebo i wolframu. Takové filamenty jsou nejen výrazně těžší než běžné plasty, mají i vzhled kovu a mohou být následně broušeny a leštěny, zajistí se tak vyrobení zdánlivě kovového předmětu bez potřeby tavení, či obrábění kovu. I když součástky mají vlastnosti kovů jako je pevnost, někdy vodivost a někdy magnetismus, přítomnost plastu je dělá mnohem více křehké, než kdyby byly celokovové. Proto se tent typ výroby používá hlavně k dekorativním účelům, jako je například výroba šperků.

Při tisku s kovovými filamenty je nutné použít trysky s větším průměrem, aby se předešlo jejich ucpání částicemi kovového prachu, který tiskárna nezvládne roztavit. Také je důležité mít na paměti, že kovové filamenty jsou těžší než běžné filamenty a mohou vyžadovat vyšší teploty pro tisk, obvykle mezi 220°C a 250°C, i při použití například PLA. Kovové výplně také mohou rychleji opotřebovat trysku, proto je dobré použít tvrdší trysky, například z mosazi.

Kompozitní Filamenty

Tyto filamenty kombinují plasty s dalšími materiály jako je kevlar a skleněná nebo uhlíková vlákna. Přičemž narozdíl od předchozích výplní slouží pouze k vylepšení mechanických vlastností plastového filamentu. Díky přimíchání kompozitů se zvyšuje pevnost, tuhost a odolnost.

Často jsou ale výsledné tisky křehčí a proto je vhodné dbát i na stabilitu tiskárny při tisky a využít raději CoreXY tiskárny, než Karteziánské (více ve článku o 3D tiskárnách). Zároveň je důležité dbát na vyšší teplotu a podobně jako u kovových výplní je vhodné použít tvrdší trysky.

Výtisk z PLA s výplní stříbra

Více Informací

Pokud vybíráte přímo filament pro daný projekt, je vhodné si ověřit, zda-li jste schopni ho na své tiskárně vytisknout. K tomu je dobrá tato tabulka, kde je popsána většina filamentů a jejich specifikace.