3DPrintStory    Процесс 3D печати    Какой самый прочный материал для 3D печати?

Какой самый прочный материал для 3D печати?

Хотя процесс 3D печати и кажется отличной альтернативой классическим методам производства, произведенные детали могут оказаться непрочными и непригодными для использования. Как правило - это результат использования стандартных материалов, которые не рассчитаны на прочность и долговечность. Но выход есть: используйте прочные материалы! Прочные материалы для 3D печати могут значительно расширить ваши возможности, так как вы можете печатать детали и отдельные узлы для небольших проектов, не опасаясь их поломки.

В этой статье мы рассмотрим три самых прочных типа материалов для 3D печати. Однако перед этим мы подробно рассмотрим, что означает прочность с точки зрения филаментных материалов.

Что такое прочность и как мы ее будем оценивать?

Прочность материала можно измерить различными методами и оценивать по разному. В этой статье мы в основном будем использовать прочность на разрыв (напряжение до того, как что-то сломается). Мы укажем предел прочности каждого материала для 3D печати на разрыв в фунтах или фунтах на квадратный дюйм (PSI).

Несмотря на очевидное количество фунтов, которое может выдержать материал, все же есть предел погрешности в зависимости от того, как была напечатана деталь. Мы собрали исследования из разных источников, чтобы убедиться, что эти три материала являются самыми прочными.

Вы также должны понимать, что сам материал - не единственный фактор, который влияет на прочность готового изделия. Сам дизайн, постобработка и процесс 3D печати также влияют на прочность детали.

Поликарбонат

По мнению многих производителей и обозревателей, поликарбонат (ПК) считается самой прочной нитью для 3D печати из существующих. В частности, добиться высокой прочности изделий из поликарбоната можно при 3D печати цельнометаллическим хот эндом и 3D принтером в корпусе, который изолирован от влияния внешней среды.

Немного цифр

Airwolf 3D после множества испытаний филаментов пришли к выводу, что поликарбонат - лучший выбор из прочных филаментов для настольных 3D принтеров. Они смогли повесить до 685 фунтов на крючок, напечатанный поликарбонатом, и обнаружили, что этот материал имел предел прочности на разрыв 9800 фунтов на квадратный дюйм. Напротив, та же деталь, напечатанная на PLA, могла выдержать только 285 фунтов.

Используя аналогичный тест, MatterHackers изучили прочность на разрыв этого типа нити, а также ряд других материалов. Они смогли повесить на крюк на поликарбонат в среднем 409 фунтов, в то время как детали из PLA имели значительно более слабый средний вес - всего 154 фунта.

Наконец, известный ютубер Томас Санладерер, занимающийся 3D печатью, рассмотрел несколько поликарбонатных материалов и дал очень положительные отзывы о прочности материала.

3D печать поликарбонатом

Стоит заметить, что качество 3D печати поликарбонатом не очень хорошее. По сравнению с другими материалами, выступы и мелкие детали могут получиться не так хорошо как с использованием того же PLA.

По данным Rigid.Ink, поликарбонат в основном продают в прозрачном цвете. Этот материал для 3D печати обладает отличной термостойкостью, а также ударопрочностью. Но обратите внимание, что печатать вам придется при высоких температурах. Как уже упоминалось выше, лучше использовать закрытый 3D принтер и цельнометаллический хотэнд.

Плюсы поликарбоната: сверхпрочный, отличная термическая и ударопрочность.

Минусы поликарбоната: плохо справляется с выступами и мелкими деталями 3D модели, требуется корпус и цельнометаллический хотэнд, ограниченное количество цветов.

Нейлон

Следующий в нашем списке прочных материалов для 3D печати - нейлон. Этот материал многие считают самым надежным для настольных 3D принтеров. Нейлон уступает по прочности поликарбонату, но все же явно прочнее остальных конкурентов, таких как PLA и ABS.

Немного цифр

Крюк, напечатанный из нейлоновой (910) нити, имел прочность на разрыв 7000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как тот же крючок из ABS имел прочность только 4700 фунтов на квадратный дюйм, согласно данным Airwolf 3D. Airwolf 3D также отметили, что зажим, напечатанный из нейлоновой нити, выдерживает 485 фунтов.

MatterHackers выкладывали аналогичные результаты и заметили, что крючок, напечатанный из их материала NylonX, в среднем может удерживать 364 фунта до того, как сломается. Компания Rigid.Ink также провела обзор некоторых нейлоновых нитей и дала им четыре из пяти оценок прочности и пять - по долговечности. Для сравнения: прочность и долговечность PLA составляет три условные единицы.

3D печать нейлоном

Печатать нейлоном немного легче, чем поликарбонатом, но это все еще не PLA. Нейлоновая нить довольно гигроскопична, поэтому она должна быть сухой и требует высокой температуры печати 220-270 °C. Этот материал склонен к небольшому короблению, но также устойчив к ударам, усталости и высокой температуре.

Плюсы нейлона: ударопрочность, устойчивость к усталости, термостойкость, легче печатать, чем поликарбонатом.

Минусы нейлона: гигроскопичность, коробление, требуется очень высокая температура хот энда.

Композиты

Наконец, композитные нити, хотя и не являются по сути одним материалом, могут быть чрезвычайно прочными. Композиты - это нити с определенными добавками, которые влияют на свойства материала, в том числе для повышения прочности. В названиях этих нитей обычно есть слова "pro", "reinforced" (армированные) или "infused" (настоянные), поскольку они обычно представляют собой смесь разных материалов.

По этой причине невозможно оценить, где находятся композитные волокна по сравнению с двумя предыдущими материалами. Некоторые композиты, такие как Carbonyte, могут конкурировать с нейлоновыми нитями по прочности, в то время как некоторые композиты менее прочные.

Все зависит от того, из чего состоит композитная нить. Прочные обычно представляют собой высокопрочный материал, такой как нейлон, пропитанный другим высокопрочным материалом, например, углеродное волокно или стекло.

Говоря об углеродном волокне - это тоже очень прочная нить, которую иногда используют для 3D печати велосипедов. Однако некоторые композитные волокна прочнее, чем многие волокна из чистого углеродного волокна, поэтому они не вошли в тройку лучших, но заслуживают особого упоминания как композитные волокна.

Немного цифр

В качестве примеров мы будем использовать нейлон с углеродным волокном и нейлоновые нити со стекловолокном. MatterHackers определили, что крючки, напечатанные на этих материалах, могут удерживать в среднем 349 и 268 фунтов соответственно.

Rigid.Ink дал нейлоновой нити со стекловолокном четыре из пяти оценок прочности и пять - по долговечности. Они также дали нейлону с углеродным волокном пять из пяти оценок как по прочности, так и по долговечности. Для сравнения, PLA и ABS имели тройку по прочности.

3D печать композитами

Композитные материалы различаются по способу 3D печати, но они, как правило, относительно похожи на их основной материал. Прочные композитные волокна обычно изготавливаются из нейлона, поэтому вам придется печатать при довольно высоких температурах. Эти нити также довольно дорогие.

Плюсы композитов: Это комбинация нескольких материалов с достижением максимально лучших свойств, прочные.

Минусы композитов: Дорогие, требуют высоких температур 3D печати.