Со времени появления первых моделей 3D принтеров прошло уже не одно десятилетие: разрабатываются новые технологии, совершенствуются старые — вполне логично, что и список материалов, используемых в 3D печати, также постоянно пополняется. На сегодняшний день их количество измеряется несколькими десятками. Со всеми знакомить вас не будем — опишем лишь те, что используются чаще всего.
ABS пластик
Наиболее распространённый на сегодняшний день материал для 3D печати. Имеет неплохую химическую стойкость, довольно обширную цветовую гамму, непрозрачен. ABS пластик – ударопрочный материал, относящийся к инженерным пластикам. Обладает более высокой стойкостью к ударным нагрузкам по сравнению с полистиролом общего назначения, ударопрочным полистиролом и другими сополимерами стирола. Превосходит их по механической прочности и жесткости. Износостоек.
Выдерживает кратковременный нагрев до 90-100 °С. Максимальная температура длительной эксплуатации: 75 – 80 °С. ABS пластик пригоден для нанесения гальванического покрытия, для вакуумной металлизации, а также для пайки контактов. Хорошо сваривается. Рекомендуется для точного литья. Имеет высокую размерную стабильность. Дает блестящую поверхность. Имеются специальные марки с повышенным и пониженным блеском.
Стоек к щелочам, смазочным маслам, растворам неорганических солей и кислот, углеводородам, жирам, бензину. Растворяется в ацетоне, эфире, бензоле, этилхлориде, этиленхлориде, анилине, анизоле.
Не стоек к ультрафиолетовому излучению. Характеризуется ограниченной устойчивостью против атмосферных воздействий и пониженными электроизоляционными свойствами по сравнению с полистиролом общего назначения и ударопрочным полистиролом.
Характеристики ABS пластика:
Плотность: 1,02-1,08 г/см3.
Прочность при растяжении: 35-50 МПа.
Прочность при изгибе: 50-87 МПа.
Прочность при сжатии: 46-80 МПа.
Относительное удлинение: 10-25 %.
Влагопоглощение: 0,2-0,4 %.
Модуль упругости при растяжении при 23 оС: 1700 – 2930 МПа
Ударная вязкость по Шарли (с надрезом): 10-30 кДж/м2.
Твердость по Бринеллю: 90-150 МПа.
Теплостойкость по Мартенсу: 86-96 °С.
Температура размягчения: 90-105 °С.
Максимальная температура длительной эксплуатации: 75-80 °С.
Диапазон технологических температур: 200-260 °С.
Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц: 2,4-5,0.
Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц: (3-7)·10-4.
Удельное объемное электрическое сопротивление: 5·1013 Ом/м.
Электрическая прочность: 12-15 МВ/м.
Температура самовоспламенения: 395 °С.
PLA пластик
Почти такой же популярный материал, как и ABS пластик. Производится из остатков биомассы (кукурузного силоса или сахарного тростника), потому является биологически совместимым материалом и используется даже для производства хирургических нитей и штифтов. Имеет низкий коэффициент трения, в связи с чем считается прекрасным материалом для подшипников скольжения.
Поликапролактон (PCL)
Этот биоразлагаемый полиэфир обладает очень низкой температурой плавления (59-64°C) и высокой скоростью застывания, что делает его отличным материалом для быстрой 3D печати. В неокрашенном состоянии при нагревании становится прозрачным. Используется в медицине в качестве шовного и имплантируемого биоматериала, а также для изготовления капсул лекарственных препаратов (оболочки контролируемого высвобождения).
Акрил
Отличный материал для создания прозрачных изделий, но довольно капризен — структуру нередко портят пузырьки воздуха, появляющиеся в разогретом материале. Причиной тому служит более высокая, чем у ABS пластика, рабочая температура (300-350°C), довольно быстрое застывание расплава и оптические особенности акрила, визуально усиливающие любые неточности.
Нейлон
Материал, сходный по некоторым свойствам с ABS и PLA пластиками. Отличается большей рабочей температурой (около 320°C), продолжительным периодом застывания и высокой гигроскопичностью. Кроме того, компоненты нейлона токсичны (требуется откачка воздуха при печати), а экструдер должен быть оснащён шипами (довольно скользкий материал). Зато это делает его материалом для шарниров и скользящих соединений.
Полиэтилен низкого давления (HDPE)
Один из самых дешёвых и распространённых пластиков в мире — именно из него делаются пластиковые бутылки, упаковочные пакеты, ёмкости, трубы, плёнки и т.п. Особенно удобен тем, что физические и химические свойства данного материала позволяют использовать его в любой из технологий 3D печати.
Полипропилен (PP)
Это самый лёгкий пластик из ныне существующих, по свойствам схожий с полиэтиленом. Отличается от него высокой чувствительностью к активному кислороду и солнечному свету, а также низкой морозостойкостью (эксплуатация изделий из PP при температуре ниже -5°C нежелательна). При этом лучше переносит высокие температуры и более устойчив к истиранию.
Полифенилсульфон (PPSU)
Имеет целый комплекс положительных свойств (термостоек, практически негорюч, устойчив ко всевозможным химическим и механическим повреждениям), из-за чего успешно используется в электротехнике, а также в авиационной и космической промышленности при изготовления теплостойких деталей. Прозрачен, прочен (прочнее латуни), допускает стерилизацию паром, поэтому широко применяется для производства медицинского инструмента и оборудования.
Поликарбонат (PC)
Лёгкий и прочный прозрачный материал, изделия из которого прекрасно переносят температуры от -40 до 120°С, широко используется при производстве защитного снаряжения (каски, очки) и осветительного оборудования. Несмотря на высокую температуру плавления (около 300°С), очень удобен для экструзии. Сам по себе поликарбонат биологически инертен и пригоден даже для изготовления посуды, но процесс производства довольно сложен и происходит с выделением вредных веществ.
Фотополимерные смолы
Общим свойством для материалов этой группы является одно — изменение агрегатного состояния под воздействием ультрафиолетового света или лазера. Модели из них отличаются высокой прочностью, свето- и влагостойкостью; сами фотополимеры изначально могут находиться как в жидком, так и в твёрдом состоянии. Используются в стереолитографических 3D принтерах.
