Обзор филаментов Sunlu для 3D-принтеров

Всем привет. С Вами компания 3Dtool!

Компания Sunlu выпускает качественные и недорогие расходные материалы, в том числе три самых популярных пластика для FDM 3D-принтеров — полилактид (PLA), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) и полиэтилентерефталат-гликоль (PETG). Эти материалы закрывают большую часть потребностей при художественной и технической 3D-печати.

Содержание:

1. Полилактид (PLA)
2. Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS)
3. Полиэтилентерефталат-гликоль (PETG)

Полилактид (PLA)

Полилактид набрал огромную популярность по целому ряду причин. С этим полимером очень легко работать, так как он почти не усаживается и не требует высокотемпературных хотэндов. В принципе, можно даже печатать на холодных столиках. Помимо этого полилактид безопасен и даже биоразлагаем, хоть и с оговорками.

Сам полимер нетоксичен, будучи производным молочной кислоты, в промышленных масштабах получаемой из кукурузы. С другой стороны, красители могут быть вредными, так что без должной сертификации использовать любые полимеры в производстве пищевой тары не стоит.

Биоразлагаемость тоже требует пояснения: хотя полилактид и считается биоразлагаемым, даже на открытом воздухе на это требуются годы, а в сухих домашних условиях полимер почти не деградирует. При желании процесс можно ускорить, но для этого требуется горячее компостирование, так что при упоминании биоразлагаемости скорее имеется в виду возможность промышленной утилизации..

Есть у полилактида и серьезные недостатки — хрупкость и легкоплавкость. Это весьма жесткий термопласт, но плохо выдерживающий ударные нагрузки. Размягчаться полилактид начинает при примерно 50-60°С, так что оставлять изделия из PLA на солнце — дело рискованное. Для технической 3D-печати PLA подходит слабо, но для этого есть другие полимеры, а вот для художественной 3D-печати, производства игрушек и сувениров и даже изготовления декора и некоторых бытовых предметов полилактид подходит отлично.

Собственно, техническое применение полилактиду тоже есть, так как он отлично подходит для макетирования и прототипирования, где низкая усадка способствует сохранению размерной точности. К тому же PLA нередко используется в качестве выжигаемого материала при 3D-печати выжигаемых мастер-моделей, используемых в точном литье: низкая температура плавления, низкая зольность и невысокий коэффициент теплового расширения только играют на руку. 

Для 3D-печати полилактидом подойдет даже самый бюджетный FDM 3D-принтер. Закрытая камера и цельнометаллические хотэнды не требуются, можно обойтись и без подогрева столика, но поверхность желательно предварительно покрывать тонким слоем клея на основе изопропилового спирта или использовать канцелярский клей-карандаш. Если подогрев столика все же используется, будьте аккуратны, так как чрезмерный нагрев может привести к образованию «слоновьей ноги» — расплющиванию первых слоев под весом выращиваемого изделия.

Стандартный температурный режим — 210-220°С. Если нужно печатать быстрее, можно прогреть хотэнд до 240°С, но не выше, во избежание тепловой деструкции. Полилактид долго застывает, поэтому камера должна быть открытой или вентилируемой прохладным воздухом, а вентилятор обдува укладываемых слоев должен быть настроен на высокие обороты.  

Перед загрузкой в 3D-принтер филаменты из полилактида крайне рекомендуется просушивать в течение как минимум четырех часов при температуре 45°С. Для этого отлично подойдут автоматизированные сушилки вроде Creality Space Pi.

Полилактид неплохо шлифуется и сверлится, но необходимо помнить о низкой теплостойкости: при шлифовании, особенно с использованием электроинструмента, пластик может «поплыть» из-за нагрева трением. В таких случаях можно использовать мокрое шлифование, то есть периодически смачивать модель и наждачную бумагу водой для отвода тепла. Поверхности также можно сглаживать химически, используя в качестве растворителя D-лимонен или дихлорметан. Склеивать изделия из ПЛА можно цианоакрилатным клеем (суперклеем), либо тем же дихлорметаном, в последнем случае не забывая вентилировать помещение. Для окрашивания хорошо подходят акриловые краски с предварительным грунтованием.

Филаменты Sunlu PLA диаметром 1,75 мм предлагаются на катушках массой 1 кг нетто. Доступны разные оттенки — белый, желтый, зеленый, светло- и темно-коричневый, красный, серый, синий, фиолетовый и черный.

Отдельно предлагаются «радужные» варианты Sunlu PLA Rainbow — филаменты с чередованием разных оттенков, хорошо подходящие для декоративной 3D-печати.

На базе полилактида также производится композит с углеволоконным наполнителем Sunlu PLA-CF. Армирующий наполнитель повышает жесткость и прочность материала, однако композит остается достаточно легкоплавким и не рекомендуется для 3D-печати деталей, подверженных высоким температурам или трению. Имейте в виду, что при работе с такими композитами необходимо использовать износостойкие сопла, например из закаленной стали.

2. Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS)

Одно из главных достоинств ABS — относительная дешевизна, объясняемая в том числе доступностью сырья: этот пластик широко используется в полимерной литейной промышленности и применяется в производстве бытовой техники, автомобильных деталей, электроники, сантехники, канцелярских товаров. Низкая стоимость вкупе с набором положительных механических характеристик и отличными диэлектрическими свойствами сделала этот термопласт одним из самых популярных в мире экструзионной (FDM) 3D-печати.

Главный недостаток ABS — уязвимость к ультрафиолетовому излучению. В той же автомобильной промышленности ABS обычно используется в производстве внутренних деталей, скрытых от солнца, а внешние либо изготавливаются из более стойких полимеров вроде акрилонитрилстиролакрилата (ASA), либо покрываются защитными лаками.  

ABS выдерживает значительные нагрузки, в том числе ударные, и может эксплуатироваться при температурах до 85-90°С. Пластик начинает размягчаться при примерно 95°С, так что контакта с кипящей водой все же желательно избегать. Для производства пищевой тары этот полимер не предназначен, так как в нем могут оставаться или образовываться при чрезмерном нагревании доли одного из компонентов — ядовитого стирола. По этой же причине во время 3D-печати настоятельно рекомендуется проветривать помещение, либо оборудовать вытяжку. Концентрации паров невысоки, но здоровьем лучше не рисковать, к тому же расплавленный ABS источает весьма неприятный запах.

ABS хорошо сопротивляется слабым растворам кислот и щелочей, смазочным маслам и жирам, растворам неорганических солей и бензину. В то же время он уязвим ко многим органическим растворителям, например ацетону и дихлорметану. Эти растворители можно использовать для сглаживания поверхностей или химической сварки деталей из ABS.

При работе с ABS рекомендуется использовать нагреваемые столики и термокамеры, помогающие стабилизировать геометрию. При 3D-печати небольших изделий зачастую можно обойтись без термокамеры, но столик все равно необходимо прогревать до 80-90°С и использовать клей на изопропиловой основе для лучшей адгезии. В больших моделях усадка настолько велика, что без термокамеры практично неизбежно либо отлипание изделия, либо деформация изделия вместе со столиком, если используется гибкая рабочая поверхность, как на иллюстрации выше. По этой причине желательно использовать либо жесткие столики, например стеклянные, либо надежно фиксировать края столика с помощью канцелярских зажимов или магнитов. Даже если модель не отлипнет, без термокамеры высок риск растрескивания моделей по слоям, так что лучше использовать 3D-принтеры с закрытым рабочим объемом.

Температуры экструзии ABS не запредельны, но выше, чем у полилактида — оптимально 250-260°С, максимально — 280°С. При таких температурах необходимо использовать цельнометаллические хотэнды, так как тефлоновые вкладки начинают деградировать при нагревании выше 250°С.

Перед 3D-печатью филаменты из ABS рекомендуется просушивать в течение как минимум четырех часов при температуре 60°С. ABS не особо гигроскопичен, но на поверхности филамента все равно может накапливаться влага, способная вызывать вскипание расплава в хотэнде и образование различных дефектов — от пропусков в слоях до пониженной когезии.

ABS отлично поддается механической обработке — хорошо сверлится, шлифуется и фрезеруется. Для соединения деталей можно использовать химическую сварку ацетоном или дихлорметаном, либо самодельный клей из раствора стружки ABS в ацетоне.

Для придания глянца можно использовать обработку парами ацетона в так называемых «ацетоновых банях», но осторожно: использование открытых источников огня для нагревания категорически недопустимо, так как пары ацетона огне- и даже взрывоопасны. Электрических нагревателей тоже желательно избегать, так как не исключена возможность воспламенения от искры. Лучше всего помещать тару с ацетоном и 3D-печатной моделью в другую емкость, наполненную горячей водой. Этого достаточно, так как ацетон весьма летуч и активно испаряется уже при 70-75°С.

Филаменты Sunlu ABS диаметром 1,75 мм предлагаются на катушках массой 1 кг нетто и доступны в разных оттенках — белом, зеленом, красном, хаки, оранжевом, натуральном (прозрачном), светло- и темно-сером, синем и черном.

3. Полиэтилентерефталат-гликоль (PETG)

Полиэтилентерефталат-гликоль входит в тройку самых популярных пластиков для 3D-печати, и это не случайно: по механическим и химическим свойствам этот полимер близок к инженерным пластикам, но при этом достаточно прост в работе, не требуя дорогих 3D-принтеров.

ПЭТГ — близкий родственник полиэтилентерефталата (ПЭТ), используемого в производстве пищевой тары. Разница в названиях может немного сбить с толку, так как на самом деле оба варианта содержат гликоли, но разные и в разных пропорциях. Важно то, что ПЭТ — это полукристаллический полимер, а ПЭТГ — аморфный, благодаря чему он чуть более пластичен и легкоплавок, обладает меньшей усадкой и в целом лучше подходит для 3D-печати, чем ПЭТ.

Как и ПЭТ, ПЭТГ в чистом виде нетоксичен и весьма стабилен. Полимер хорошо сопротивляется воздействию бытовой химии и выдерживает продолжительную эксплуатацию при температурах до 70°С. Помимо этого ПЭТГ отличается низкой усадкой, отличной ударной прочностью, износостойкостью и хорошей когезией слоев, так что вполне подходит для производства нагруженных и механических деталей, например защитных корпусов или шестерней. PETG также более устойчив к воздействию ультрафиолетового излучения, чем ABS, а потому не боится эксплуатации на открытом воздухе.

Работать с PETG довольно просто, хотя кое-какие нюансы все же есть. Термокамера не требуется, но не помешает, столик необходимо прогревать до 60-70°С, а режим экструзии довольно щадящий, с нагревом хотэндов до 240-260°С. Здесь кроется первый нюанс: PETG — очень вязкий пластик, и при повышенных температурах хотэнда может тянуться за соплом, постепенно окутывая модель тонкими нитями, так называемой «паутиной». Ничего страшного в этом нет, по завершении построения «паутина» легко отделяется вручную, зато получаются более крепкие модели, с повышенной когезией слоев. В большинстве случаев от «паутины» можно избавиться тонкими настройками ретракта. Как вариант, можно увеличить обороты вентилятора обдува, но это может отрицательно повлиять на когезию.

Второй момент — впечатляющая липучесть PETG. Этот полимер может очень крепко схватываться с рабочими поверхностями, особенно гладкими, так что желательно использовать столики с фактурными покрытиями из полиэфиримида (PEI). Альтернативно на поверхность можно нанести клей на изопропиловой основе: он будет обеспечивать достаточную адгезию и при этом служить разделительным слоем, помогая отделять готовые изделия. На стеклянных столиках без клея печатать не рекомендуется: модели могут схватиться так крепко, что придется отдирать с кусками стекла.

Перед заправкой в 3D-принтер филамент желательно просушивать при температуре 45°С в течение как минимум четырех часов. Очень удобный вариант — программируемые сушилки Creality Space Pi, доступные в версиях на одну, две и четыре катушки.

ПЭТГ хорошо сверлится и неплохо шлифуется, но необходимо помнить о высокой вязкости и размягчении при температурах в районе 70°С и выше. Для охлаждения в процессе шлифования можно периодически смачивать модель и наждачную бумагу водой. Лакокрасочные покрытия PETG не любит, но при предварительном грунтовании покраска возможна. Перед грунтованием желательно пройтись по поверхности грубой наждачной бумагой: шероховатость будет способствовать более надежному схватыванию. Для холодной сварки можно использовать дихлорметан, не забывая проветривать рабочее помещение.

Филаменты Sunlu PETG предлагаются на катушках массой 1 кг нетто и доступны в белом, бежевом, голубом, желтом, зеленом, коричневом, красном, оранжевом, пурпурном, фиолетовом, сером, синем и черном цветах.

Также доступен угленаполненный композит Sunlu PETG-CF. Этот материал с армирующими углеволоконными добавками обладает более высокой жесткостью и износостойкостью и отлично подходит для технической 3D-печати. Углеродные волокна сильно повышают абразивность, поэтому при работе с этим композитом необходимо использовать сопла из закаленной стали, карбида вольфрама или других износостойких материалов.

Остались вопросы? Свяжитесь с нами любым удобным способом, и специалисты 3Dtool будут рады предоставить подробную консультацию⁠

3Dtool — российский дистрибьютор и интегратор 3D-оборудования, станков с ЧПУ и промышленной робототехники.

Связаться с нами можно:

По телефону: 8 (800) 775-86-69

Электронной почте: Sales@3dtool.ru

На нашем сайте: 3dtool.ru

Наши материалы также доступны в Telegram канале, на Dzen и в группе Вконтакте