Jak wybrać odpowiedni filament do swojego projektu?

Druk 3D zrewolucjonizował wiele branż, przemysł i przede wszystkim myślenie o tworzeniu fizycznych obiektów. Obecnie najpopularniejsza technologia obsługiwana przez większość drukarek to technologia FDM – Fused Deposition Modeling. Polega na wytłaczaniu stopionego plastiku warstwa po warstwie, aż do uzyskania gotowego modelu. Brzmi prosto? Faktycznie, sam proces drukowania taki jest. Największym wyzwaniem okazuje się wybór odpowiedniego materiału. 

Wybór odpowiedniego filamentu do drukarki 3D to najważniejszy etap każdego projektu. Od rodzaju materiału zależy nie tylko wygląd wydruku, ale też jego trwałość i odporność na warunki zewnętrzne czy uszkodzenia. Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów filamentów i każdy z nich posiada unikalny zestaw cech. Jedne są łatwe w użyciu, inne odporne na wysokie temperatury, a jeszcze inne są elastyczne lub wyjątkowo twarde.  

Rozwój technologii druku 3D i rynku samych filamentów jest tak błyskawiczny, że do wyboru mamy obecnie wiele typów filamentów. Z jednej strony otwiera to wiele możliwości, ale z drugiej – może być problematyczne dla osób, które dopiero zaczynają swoją przygodę z drukiem 3D. 

Czym właściwie jest filament i dlaczego jego wybór ma znaczenie? 

Filament to termoplastyczny materiał w postaci żyłki, najczęściej o średnicy 1,75 mm, który jest topiony w głowicy drukarki 3D i nakładany następnie warstwa po warstwie, aż do stworzenia gotowego modelu. 

W praktyce, filament nie jest „tylko plastikiem”. Każdy rodzaj materiału ma inne właściwości: od temperatury mięknięcia aż do skłonności do odkształceń. Zestaw cech filamentu wpływa na to, czy wydruk będzie estetyczny, funkcjonalny i powtarzalny.  

Jakość filamentu ma wpływ nie tylko na estetykę wydruku, ale i na stabilność, i powtarzalność całego procesu drukowania. Nawet najlepsza drukarka nie rozprowadzi właściwie filamentu, który w jednym miejscu ma 1,70 mm średnicy, a w innym 1,82 mm. Dobrej jakości filament, o stabilnej średnicy i jednorodnym składzie, pozwala na seryjny druk wielu modeli, przy zachowaniu jednakowych ustawień drukarki.   

Wybór niewłaściwego filamentu może prowadzić do wielu problemów. Model wydrukowany z PLA będzie sztywny – ale kruchy. Ten sam obiekt zrobiony z PETG okaże się bardziej odporny na uderzenia, a z ABS – odporny na wysokie temperatury. Oznacza to, że materiał zawsze powinien być dopasowany do zastosowania, a nie odwrotnie. 

Trzy pytania, które musisz sobie zadać przed kupnem filamentu 

Zanim wybierzesz konkretną szpulę, warto się na chwilę zatrzymać i odpowiedzieć na trzy fundamentalne pytania, które nie tylko ułatwią wybór, ale sprawią, że będzie bardziej trafny.  

1. Do czego będzie służył wydruk?  
   Dobór filamentu zależy od przeznaczenia i zastosowania drukowanego modelu. Ozdoba na półkę ma zupełnie inne wymagania względem właściwości materiału niż uchwyt na narzędzia czy elastyczna uszczelka. Jeśli wydruk ma jedynie ładnie wyglądać – wystarczy PLA. Jeśli jednak ma być odporny na obciążenia mechaniczne, kontakt z substancjami chemicznymi czy wysokimi temperaturami – konieczne będzie sięgnięcie po materiały specjalistyczne. 
2. W jakich warunkach wydruk będzie używany? 
   Model przeznaczony do użytku zewnętrznego musi być odporny na promienie UV, zmienne warunki pogodowe i wilgoć. Części pracujące blisko silników muszą być odporne na wysokie temperatury. Z kolei druki produkowane dla branży medycznej i protetycznej wymagają biokompatybilności. Każde przeznaczenie wyklucza jakiś rodzaj materiału, a sugeruje inny.  
3. Jakie możliwości ma Twoja drukarka? 
   Warto pamiętać o tym, że nie każda drukarka nadaje się do drukowania każdego filamentu. Niektóre materiały wymagają np. podgrzewanego stołu roboczego lub zamkniętej komory. Specjalistyczne materiały typu PEEK potrzebują głowicy osiągającej nawet ponad 400°C – to już domena wyłącznie drukarek przemysłowych. Sprawdzenie specyfikacji drukarki 3D przed zakupem filamentu to krok, który pozwala zaoszczędzić wielu frustracji i nieudanych wydruków. 

PLA – uniwersalny standard dla początkujących i prototypów 

Kwas polimlekowy, znany powszechnie jako PLA (ang. polylacctic acid), to bez wątpienia najpopularniejszy rodzaj filamentu na świecie. Jego popularność i dominacja na rynku wynika z jego łatwości obsługi i całkiem szerokiej uniwersalności. PLA jest materiałem biodegradowalnym, produkowanym z naturalnych surowców, takich jak np. skrobia kukurydziana. Czyni to PLA jednym z bardziej ekologicznych wyborów spośród dostępnych materiałów.  

PLA jest w stanie obsłużyć praktycznie każda dostępna drukarka – nawet tańsze modele. Topi się on w stosunkowo niskiej temperaturze wynoszącej od 190 do 220°C. Co więcej, nie ma konieczności stosowania podgrzewanego stołu roboczego, choć jego obecność poprawia przyczepność pierwszej warstwy. PLA nie emituje również drażniących oparów, a dostępny jest w niezliczonej palecie kolorów – od matowych i błyszczących, przez jedwabiste (Silk PLA), aż po specjalne warianty z domieszkami drewna, marmuru czy metalu. 

Nie oznacza to jednak, że PLA to materiał, który nadaje się do wszystkiego. Zawodzi on w zastosowaniach wymagających odporności na wysokie temperatury. PLA zaczyna odkształcać się już przy temperaturach rzędu 60°C, co wyklucza go z zastosowań w pobliżu źródeł ciepła – chociażby obiektów wystawionych na działanie słońca w samochodzie. PLA jest także stosunkowo kruchy, więc może pękać pod obciążeniem, co ogranicza jego zastosowanie w elementach funkcjonalnych.  

PLA idealnie sprawdza się w modelach koncepcyjnych, prototypowaniu, drukowaniu figurek i elementów dekoracji oraz do tworzenia wszelkich wydruków przeznaczonych wyłącznie do użytku wewnątrz pomieszczeń i w normalnych warunkach temperaturowych. To doskonały wybór dla osób, które dopiero rozpoczynają swoją przygodę z drukiem 3D – głównie ze względu na stosunkowo niską cenę, jak i łatwość w obsłudze oraz wybaczalność błędów.

Sprawdź filamenty PLA od Filament Point → PLA Filament Point

 

ABS – wymagający, ale wytrzymały klasyk 

ABS, czyli kopolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy to materiał powszechnie znany i najbardziej rozpoznawalny w przemyśle. Nic dziwnego, bo ten sam materiał stosowany jest chociażby do produkcji klocków LEGO. W porównaniu do PLA jest bardziej elastyczny, odporny na wyższe temperatury, sięgające nawet 100°C i znacznie lepiej znosi obciążenia. 

Jest stosunkowo łatwy w obróbce mechanicznej. Można go szlifować, wiercić, kleić, a nawet wygładzać, uzyskując efekt lustra. Taki zestaw cech sprawia, że ABS jest chętnie wybierany przez twórców modeli kolekcjonerskich, prototypów funkcjonalnych i części zamiennych.  

Pomimo swoich zalet, ABS ma jednak opinię materiału „kapryśnego”. Jest zdecydowanie trudniejszy w druku i wymaga większego doświadczenia oraz lepszego sprzętu. Temperatura ekstrudera musi wynosić od 220 do 260°C, a stół roboczy powinien być nagrzany – najlepiej do temperatury 80-110°C. ABS jest bardzo wrażliwy na gwałtowne zmiany temperatury – nawet przeciąg w pomieszczeniu może doprowadzić do pęknięć i odklejania warstw. Z tego powodu zaleca się, aby drukować w zamkniętej komorze. Istotną wadą ABS jest również intensywny i drażniący zapach wydzielany podczas druku, co wymaga dobrej wentylacji pomieszczenia lub stosowania filtrów.   

PETG – złoty środek między PLA a ABS 

PETG (politereftalan etylenu modyfikowany glikolem) to materiał, który stał się „drugim filarem” w druku 3D. Swoją popularność zyskał kompromisem między łatwością charakterystyczną dla PLA, a właściwościami mechanicznymi ABS. Jego historia jest prosta: PET jest popularnym tworzywem, z którego produkuje się plastikowe butelki, a modyfikacja glikolem rozszerza jego właściwości i poprawia obróbkę.  

Wydruki z PETG charakteryzują się dobrą estetyką. Materiał wytrzymuje temperaturę do około 70°C i nie jest tak podatny na odkształcenia jak ABS. Dodatkowo nie emituje drażniącego zapachu. Jego wytrzymałość na rozciąganie i elastyczność stawiają go wyżej niż PLA, a jednocześnie jest on wyraźnie łatwiejszy w druku niż ABS. 

Niestety największą wadą PETG jest jego higroskopijność – materiał chętnie pochłania wilgoć z otoczenia, co sprawia, że trzeba go bardzo ostrożnie przechowywać. Dodatkowo PETG jest bardziej „lepki” niż PLA, co sprzyja nitkowaniu. Tutaj ogromne znaczenie ma jakość filamentu. Użytkownicy tanich „no-name” filamentów narzekają często na generowanie pajęczych nitek. Przejście na materiał ze stabilnym składem, odpowiednią powtarzalnością partii i kontrolą jakości, tak jak wygląda to w przypadku Filament Point, eliminuje ten problem. 

PETG doskonale sprawdza się w drukowaniu części użytkowych, np. uchwytów czy organizerów. Modele drukowane w PETG lepiej znoszą wyższe temperatury i jest mniej podatny na pęknięcia między warstwami. Dla wielu użytkowników to „złoty środek” w świecie filamentów.

Zobacz PETG Filament Point!

 

TPU – gdy potrzebna jest giętkość 

TPU, czyli termoplastyczny poliuretan to filament elastyczny, który zachowuje się jak guma – można go zginać, ściskać i rozciągać, po czym wraca on do swojej pierwotnej formy. To materiał, który jest wręcz stworzony do drukowania rzeczy takich jak uszczelki, etui na telefony i wszystkich elementów wymagających giętkości. 

TPU jest dostępny w różnych wariantach twardości. Łatwiejsze w druku są twardsze odmiany, podczas gdy te miękkie dają efekt zbliżony do gumy i są znacznie trudniejsze w druku. Druk tego materiału wymaga odpowiedniej drukarki i sporego pokładu cierpliwości – druk musi odbywać się wolno, gdyż filament jest podatny na zwijanie się wewnątrz głowicy. 

Warto dodać, że rynek dynamicznie się rozwija, jeśli chodzi o filamenty TPU. Coraz więcej producentów oferuje materiał w różnych odcieniach i teksturach, dając nowe możliwości w tworzeniu zarówno elementów funkcjonalnych, jak i dekoracyjnych. 

ASA – do zadań zewnętrznych  

ASA (akrylonitrylo-styren-akrylat) to materiał podobny do ABS, ale znacznie bardziej odporny na promieniowanie UV i warunki atmosferyczne. Oferuje także podobną do ABS wytrzymałość mechaniczną i odporność termiczną. Elementy drukowane z ASA nie żółkną, nie kruszą się i nie tracą właściwości po długotrwałej ekspozycji na słońce. 

Technicznie, w druku ASA jest jednym z trudniejszych materiałów. Wymaga wysokiej temperatury ekstrudera w zakresie 240-270°C i podgrzewanego stołu, najlepiej o temperaturze 90-110°C. Podobnie jak ABS, ASA również wytwarza drażliwe opary i zalecana jest zamknięta komora drukująca oraz odpowiednia wentylacja pomieszczenia.  

ASA najczęściej wykorzystuje się do tworzenia elementów montowanych na zewnątrz, taki jak obudowy kamer i czujników, części samochodowych narażonych na działanie słońca, a także wszelkich przedmiotów wymagających stabilności w zmiennych warunkach atmosferycznych.  

Nylon – wytrzymały i elastyczny 

Nylon, znany również jako poliamid (PA), charakteryzuje się bardzo wysoką wytrzymałością na rozciąganie, odpornością na ścieranie i elastycznością, która sprawia, że elementy wydrukowane z tego materiału są trudne do złamania nawet przy dużych obciążeniach. Z tego powodu nylon jest chętnie stosowany w przemyśle, głównie do produkcji zawiasów, kół zębatych, prowadnic, części przekładni i innych ruchomych mechanizmów.  

Coraz większą popularność zdobywają filamenty mieszane, jak nylon z domieszką włókna węglowego (PA-CF). Nylon jest wytrzymały i lekki, a włókno węglowe dodaje mu sztywności i zwiększa jego odporność termiczną. Takie mieszanki, nazywane kompozytami, są coraz powszechniej stosowane wszędzie tam, gdzie tradycyjnie używano metalu, a konieczna jest redukcja masy.  

Nylon jest jednak bardzo wymagającym materiałem – i to jeszcze przed rozpoczęciem procesu druku. Jest silnie higroskopijny i najlepiej jest go suszyć przed użyciem – producenci zalecają 4 godziny suszenia w 60°C. Wilgotny nylon charakteryzuje się pęcherzykami, słabą adhezją warstw i przekłada się na gorsze właściwości mechaniczne gotowego wydruku. 

Materiały profesjonalne – poliwęglan, PEEK 

Poliwęglan (PC), PEEK (polieteroeteroketon) i PEKK to materiały należące do grupy high-perfomance – tworzyw o właściwościach zbliżonych wręcz do metali. Charakteryzuje je wyjątkowa odporność na wysoką temperaturę i substancje chemiczne. Stosowane są w przemyśle lotniczym, kosmicznym, motoryzacyjnym i medycznym.  

PEEK jest jednym z najbardziej zaawansowanych materiałów stosowanych w druku 3D. Jego unikalny zestaw właściwości sprawia, że jest szeroko wykorzystywany w różnorakich branżach. PEEK jest odporny na temperatury przekraczające 250°C, dobrze znosi kontakt z substancjami chemicznymi, charakteryzuje go biokompatybilność i wytrzymałość mechaniczna porównywana do wytrzymałości stali – z tą różnicą, że PEEK jest znacznie lżejszy.  

Drukowanie z PEEK jest jednak wyjątkowo wymagające. Temperatura ekstrudera powinna nawet przekraczać 400°C, a komora być ogrzewana i osiągać temperaturę co najmniej 120°C, co sprowadza się do konieczności stosowania specjalistycznych drukarek przemysłowych. 

Filamenty z grupy high-perfomance, takie jak PEEK czy poliwęglan, mogą spełniać najbardziej wymagające normy bezpieczeństwa i są stosowane w branżach takich jak transport publiczny, obronność, kosmonautyka czy lotnictwo. Ich wyjątkowa jakość i przeznaczenie sprawiają, że są to jednocześnie najdroższe filamenty dostępne na rynku – ich cena za kilogram może sięgać kilku tysięcy złotych.  

Kompozyty – kiedy liczy się wygląd i właściwości 

Coraz popularniejsze są filamenty kompozytowe, czyli materiały z domieszką innych substancji. Rozszerzają one właściwości mechaniczne filamentów o twórcze i estetyczne aspekty. W gronie takich materiałów znajdziemy między innymi takie z domieszką drewna, które zawierają rzeczywiste jego cząstki, dzięki czemu wydruk ma naturalną fakturę i zapach, co świetnie sprawdza się w modelach architektonicznych, figurkach i dekoracjach. Podobnie funkcjonują filamenty z domieszkami metalicznymi, ceramicznymi czy marmurowymi.  

Osobną kategorię stanowią filamenty z dodatkami optycznymi, które nadają wydrukom specyficzny wygląd – lustrzany lub perłowy odbłysk. Te materiały, klasyfikowane jako filamenty jedwabiste (silk) idealnie sprawdzają się do tworzenia elementów ozdobnych, wystawowych czy części biżuterii.  

Warto wymienić tutaj także specjalne filamenty przewodzące prąd, zmieniające barwę pod wpływem temperatury czy fotoluminescencyjne – świecące w ciemności.  

Należy jednak pamiętać, że filamenty kompozytowe zawierają twarde cząstki (węglowe, ceramiczne czy metalowe), które powodują ścieranie standardowych mosiężnych dysz. Do pracy z takimi materiałami koniecznie jest stosowanie dysz hartowanych lub specjalnych ze stali czy wolframu.  

Jak dobrać filament do projektu? 

Znasz już rodzaje filamentów i ich właściwości, które przekładają się na sposób ich użycia. Warto więc teraz wrócić do opisanych na początku artykułu pytań i zadać je sobie, zanim podejmiesz decyzję o zakupie konkretnego filamentu.  

Najważniejsze jest określenie funkcji – do czego ma służyć wydruk? Jeśli to element dekoracyjny lub prototyp, wystarczy PLA – będzie najlepszym wyborem, jeśli chodzi o wygodę i cenę. Z kolei, gdy wydruk ma znosić obciążenia mechaniczne, ma być odporny na ścieranie i jednocześnie elastyczny – rozważ PETG, lub jeśli pozwala Ci na to budżet i sprzęt – nylon. Elementy narażone na kontakt z chemikaliami i wodą znowu kierują w stronę PETG, a wszystko co ma być umieszczone na zewnątrz lub wystawione bezpośrednio na ekspozycję słońca, powinno być wykonane z ASA lub ABS. 

Ważne jest też określenie możliwości swojej drukarki. Jeśli Twój sprzęt posiada podgrzewaną komorę i stół roboczy, otwierasz sobie dostęp do materiałów technicznych pokroju ABS, ASA i nylon. Bez tych elementów pozostań przy PLA, PETG i ewentualnie wybranych wariantach TPU, które są tolerancyjne względem ograniczeń sprzętowych.  

Na koniec pozostaje chyba najważniejsza kwestia – budżet. Ceny filamentów w Polsce wahają się od 60 zł za podstawowe PLA do nawet 200 zł za specjalistyczne materiały, a filamenty z grupy high-perfomance mogą kosztować dużo więcej. Pamiętaj jednak, że nie zawsze droższy oznacza lepszy. Warto sprawdzić produkty Filament Point, które oferują wysoką jakość w przystępnej cenie.  

Podsumowanie: Świadomy wybór filamentu to gwarancja udanego wydruku  

Rynek filamentów do druku 3D rozwija się tak samo dynamicznie, jak cała branża. Pojawiają się innowacje związane z ekologią, wysokimi właściwościami wytrzymałościowymi oraz nowymi zastosowaniami przemysłowymi. Dostępne są takie materiały jak filamenty biodegradowalne czy specjalistyczne zastępujące nawet metal. Dla użytkownika oznacza to zarówno nieograniczone możliwości twórcze, jak i konieczność świadomego podejmowania decyzji. 

Najważniejsza jest świadomość tego, że filament wybiera się w oparciu o to, co drukujemy, po co i w jakich warunkach będzie wydruk funkcjonował. Ponadto należy też pamiętać o możliwościach sprzętowych – nie każda drukarka poradzi sobie z każdym materiałem.  

Nie istnieje więc „idealny” i „uniwersalny” filament. Istnieje tylko materiał najlepiej dopasowany do zastosowania. Świadomość tego, co drukujemy zawsze wskaże jeden optymalny materiał lub wąski zakres dobrych opcji do wyboru. Resztę dopełni doświadczenie – bo w druku 3D każdy projekt uczy czegoś innego. 

Jeśli nie wiesz od czego zacząć przygodę z drukiem 3D zacznij od materiałów Filament Point. Do każdego zakupu służymy wiedzą i doradztwem, bo wierzymy, że dobry filament to podstawa sukcesu, który uzupełnia świadomość i wiedza osoby, która go używa.