Hvorfor riktig materiale er så viktig i 3D-printing

Valg av materialer er et av de mest grunnleggende trinnene ved 3D-printing.

Tross alt kan dette valget bestemme blant annet trykkteknikken og deretter de maksimalt oppnåelige egenskapene til arbeidsstykket. Disse egenskapene strekker seg utover åpenbare ting som styrke, stivhet og forlengelse ved brudd.

Et av de første spørsmålene man egentlig bør stille seg er hva skal delen brukes til? Er det en prototype stilles det helt andre krav enn en funksjonell del i en maskin som ikke en gang er synlig. Harpiks, de flytende, lysfølsomme materialer for for eksempel skrivere Stratasys Origin One (DLP) eller RPS (SLA), er preget av den detaljerte representasjonen av små funksjoner i det trykte arbeidsstykket fordi de skriver ut med mye tynnere lag enn andre teknikker. Det svært gode finishnivået oppveies imidlertid av mekaniske egenskaper som er litt lavere for standardmaterialer enn enkelte filamenter for en FDM-skriver. Denne nyeste teknologien tilbyr et mye bredere utvalg av plast å velge mellom. Men overflatekvaliteten kan ikke matche DLP-skriverne. Og med pulver, som for Stratasys sine SAF-skrivere, må andre ting tas i betraktning.

Andre funksjoner

FDM-teknologi gir sannsynligvis det største utvalget materialer . Utvalget av filamenter er svært bredt, fra standard plast til avanserte high-end materialer. Husk at egenskapene til 3D-trykte materialer skiller seg fra egenskapene til plast behandlet med tradisjonelle teknikker. For eksempel har nylon en lavere strekkfasthet ved 3D-printing enn ved sprøytestøping. Materialutviklere prøver å bringe disse egenskapene nærmere sammen med tilsetningsstoffer. Men forskjellene gjenstår: nylon 3D printet med en Fortus 900 mc-skriver har en strekkstyrke på 49 MPa (i X-Y-planet); nylon behandlet med tradisjonelle teknikker har en strekkfasthet på 70 MPa. Styrken til et arbeidsstykke trykket med filament bestemmes delvis av geometrien og utskriftsretningen. I Z-retningen, hvor lagene er stablet oppå hverandre, er styrken litt lavere enn i X-Y-planet. Så ta hensyn til dette i designet og ved skjæring, så trenger ikke en litt lavere styrke være noe problem. Og ellers er det nok av gode alternativer.

Med eller uten fibre

I maskinteknikk kan for eksempel mange aluminiumsdeler best erstattes av 3D-printede plastdeler. Det man ofte ser er at det brukes plast som er delvis fylt med korte (glass)fibre, som f. eks. nylon (PA12) med karbonfibre . Dette materialet kan 3D-printes like pålitelig og reproduserbart som PLA eller PETG med de spesialdesignede 3D-printerne fra Stratasys' Fortus-linje. De korte fibrene gir ekstra styrke og stivhet. Ulempen er at munnstykket til 3D-printeren må kunne behandle disse mer aggressive materialene. Materialvalget avgjør derfor valg av skriver. Dette gjelder også hvis du ønsker å trykke med ekte ingeniørmaterialer som PEEK og PEKK. Disse temperaturene krever mye mer termisk belastning enn 3D-skriveren enn standardmaterialene. Stratasys 3D-skrivere som Fortus-linjen kan håndtere disse temperaturene (opptil 350 grader i ekstruderen og 230 grader C i byggekammeret). Disse materialene er sterkere enn metall og veier mye mindre. Luftfarts- og medisinsk sektor, blant andre, setter pris på disse egenskapene. De trykte delene har meget gode mekaniske egenskaper. Men 3D-utskrift med disse materialene krever erfaring og riktig maskinvare.

Sertifisering eller ikke?

Valget av materialer for 3D-skrivere er bredt i dag. Det er imidlertid ett aspekt som raskt og drastisk kan begrense valget. Vi snakker om sertifisering her. Stratrasys leverer flere sertifiserte materialer til ulike skrivere, for eksempel godkjent for spesifikke medisinske bruksområder. Dette er for eksempel FDM- eller Objet-skriverne medisinsk godkjente materialer som kan få direkte hudkontakt i lengre tid. For en flyprodusent som Boeing, leverer Stratasys plast til FDM-skrivere som er validert for produksjon av MRO-deler til fly.

Personlig råd

3D-printing er et samlebegrep. Mye kan oppnås med riktig kombinasjon av materiale og 3D-printer, men det samme gjelder omvendt. Feil valg av materialer kan føre til skuffelse. Ikke nøl med å konsultere 3D-utskriftsekspertene hos Seido Systems. De hjelper deg gjerne med å velge riktig 3D-utskriftsteknologi og -materiale, basert på applikasjonen du har i tankene.