Как выбрать фотополимер для 3D‑печати

Стандартные фотополимеры для 3D‑печати | Промышленные смолы для аддитивного производства | Выбор смолы: эти 5 факторов надо учесть | Меры предосторожности | Итоги: кратко

Грамотный выбор расходного материала – первоочередной шаг в аддитивном производстве. Особенно важно подобрать правильный материал при 3D‑печати фотополимерными смолами, которые отверждаются послойно в процессе построения до получения конечной детали с высокой детализацией.

В свою очередь, выбор смолы зависит от используемого метода фотополимеризации. В лазерной стереолитографии (SLA) для отверждения материала применяется лазер, в технологиях DLP и LCD – цифровые светодиодные проекторы и ЖК‑дисплеи, соответственно.

Один их прототипов для концепт‑кара, изготовленный из прочного фотополимера ProtoFab Formula W – аналога ABS‑пластика

Прежде чем приступить к подбору материала, важно разобраться в различных вариантах, доступных на рынке, исходя из поставленных пользователем задач. Каждый тип смолы обладает уникальными свойствами, от которых зависит его применение в конкретных проектах. Рассмотрим основные типы фотополимеров, которые можно использовать в 3D‑печати, и их характеристики. Классификации могут варьироваться – например, в отдельные категории/виды выделяют инженерные, высокопрочные (ABS‑like и прочие), стоматологические, ювелирные и т.д. Прозрачные и гибкие смолы могут относиться и к стандартным, и к промышленным.

Заказать услугу 3D-печати

Стандартные фотополимеры для 3D‑печати

Практически все производители разрабатывают стандартные материалы, и на рынке представлено большое разнообразие таких смол по доступным ценам. Это универсальный вариант для первых шагов в 3D‑печати и для создания прототипов, декоративных предметов, статуэток и т.п. Напечатанные модели отличаются достаточно хорошим качеством поверхности и детализацией, просты в постообработке, однако надо соблюдать осторожность, так как они хрупкие и могут ломаться и трескаться.

Прозрачные

Имеют гладкую текстуру, как и стандартные материалы. Подходят для создания небольших объектов с высокой степенью детализации, но при этом обладают дополнительным свойством – они полупрозрачны и бесцветны, что позволяет создать эффект стекла для всевозможных декоративных предметов. Хотя прозрачные фотополимеры не рекомендуется использовать в пищевой промышленности, они не изнашиваются при контакте с водой.

Водосмываемые

Для удаления поддержек и излишков смолы в процессе постобработки моделей обычно используется изопропиловый спирт. Однако существует тип смол, которые не требуют химической обработки – их можно просто мыть водой. За счет этого текстура поверхности получается более гладкой и приятной на ощупь, при этом исчезает вязкость и уменьшается запах, которые характерны для других смол. С другой стороны, может пострадать разрешение – это существенный недостаток водосмываемых фотополимеров.

Гибкие

Деталь из гибкого материала BASF © Zortrax

Обладают резиноподобными свойствами и имеют твердость по Шору около 80A. Характеризуются способностью создавать прочные объекты, так как могут сгибаться и сжиматься без деформации. Изделия, напечатанные из гибких смол, будут иметь свойства, схожие с резиной, и смогут восстанавливать свою первоначальную форму после сжатия. Благодаря долгому сроку службы и возможности постоянного использования без разрушения, гибкие смолы идеально подходят для изготовления прототипов амортизаторов, ручек или движущихся частей.

Промышленные смолы для аддитивного производства

Промышленные фотополимеры, также известные как твердые смолы, – материалы с высокими механическими свойствами, подходящие для решения самых сложных задач. Они характеризуются высокой устойчивостью к нагрузкам, выдерживают толчки и удары, не ломаясь и не трескаясь. Благодаря этим свойствам они не только служат для прототипирования, но и могут использоваться в задачах, требующих прочности и долговечности. В эту большую группу входят термостойкие и выжигаемые смолы, а также материалы для стоматологии.

Термостойкие

Фотополимер ProtoFab Magna L100 отличается отличной термостойкостью, а также устойчив к воздействию растворителей и масел

Нужны детали, способные выдерживать высокие температуры? Тогда эти смолы для 3D‑печати – ваш выбор. Модели из термостойких фотополимеров можно подвергать воздействию температур до 230 °C без ущерба для их формы и свойств. Сфера применения этих материалов – производство литейной оснастки, инструментов, контактирующих с горячими жидкостями, и оборудования, подвергающегося сильному нагреву.

Выжигаемые

Применяются для создания выжигаемых мастер-моделей с высоким уровнем детализации. После печати модель выжигается в печи, затем в нее заливается металл. Поверхность напечатанного конечного изделия остается чистой и гладкой. Этот тип смолы используется, например, в ювелирном деле и при изготовлении зубных протезов, где требуются модели без внешних шероховатостей и изъянов.

Стоматологические

Ретейнер, напечатанный на LCD‑принтере Wiiboox

В отличие от других смол, стоматологические состоят из органических элементов, не содержащих токсинов. Это позволяет использовать их в зубоврачебной практике без угрозы для здоровья пациентов. Из таких фотополимеров создают изделия с гладкой текстурой и мелкими деталями – ретейнеры, коронки, мосты, хирургические шаблоны, зубные протезы, анатомические модели и другие стоматологические приспособления. Фотополимерная 3D‑печать дает возможность значительно снизить стоимость производства традиционных зубных протезов.

Выбор смолы: эти 5 факторов надо учесть

Выбор фотополимера зависит от ряда факторов, включая конечное применение изделия, требуемые физические свойства, опытность и бюджет. Вот несколько советов, которые помогут вам не ошибиться.

1. Сфера применения

Определите конечную цель использования напечатанного объекта. Если вам нужна прочная и долговечная деталь, может потребоваться высокоэффективная смола. Для декоративных изделий больше подойдет непромышленный фотополимер.

2. Физические свойства

Учитывайте свойства, необходимые для вашей задачи, такие как прочность на разрыв, гибкость, термостойкость или биосовместимость.

Так выглядит контейнер с фотополимерной смолой для 3D‑принтера

3. Совместимость с 3D‑принтером

Убедитесь, что выбранный вами фотополимер совместим с вашей машиной. У каждого SLA/DLP/LCD‑принтера свои требования к расходному материалу, в первую очередь это касается длины волны источника света принтера (она указывается в спецификациях и на контейнере с материалом). Чаще всего это 405, 385 или 355 нм.

Чем меньше длина волны, тем выше мощность света, необходимая для отверждения смолы. Таким образом, мы понимаем, что для смол DLP/LCD это значение больше, чем для смол SLA.

Кроме того, следует учесть, что некоторые 3D‑принтеры совместимы только с фотополимерами того же производителя, другие же имеют открытую систему материалов.

4. Уровень компетентности

Если у вас мало опыта в 3D‑печати, выберите простую в использовании стандартную смолу. Технические смолы могут потребовать большей квалификации, особенно в настройке параметров печати при слайсинге.

5. Бюджет

Цены на фотополимеры сильно варьируются. Определите свой бюджет и ищите варианты, которые предлагают наилучшую стоимость для ваших нужд.

Меры предосторожности

Хотя фотополимерная 3D‑печать сама по себе универсальна, у смол есть ряд недостатков, которые следует учитывать перед работой. Особенно важно знать все необходимые меры предосторожности. За исключением стоматологических и других биосовместимых фотополимеров, для большинства смол характерна токсичность. При работе с ними рекомендуется надевать перчатки и маску, по крайней мере, до полного отверждения готового изделия. Также рекомендуется хорошо проветривать производственное помещение, чтобы избежать накопления токсичных паров.

© Prusa

Фотополимеры также восприимчивы к ультрафиолетовым лучам, поэтому не рекомендуется держать изделия на солнце в течение долгого времени. Длительное воздействие света приведет к деформациям. Наконец, эти материалы не подходят для контакта с пищей, особенно с жидкостями.

Итоги: кратко

Выбор подходящей смолы для аддитивного производства может показаться сложной задачей, но если учесть ключевые факторы и провести тщательное исследование, вы сможете найти идеальный вариант для своих проектов – от создания прототипов и сувениров до проектирования зубных протезов, ювелирных изделий или промышленных деталей. Не забудьте ознакомиться с техническими характеристиками вашего принтера и провести тестовую печать, чтобы убедиться в совместимости смолы. Свободно экспериментируйте с различными материалами, чтобы найти тот, который даст наилучшие результаты.

Статья опубликована 03.10.2024 , обновлена 04.10.2024