Filamentos da impressora 3D explicados

Como escolher o filamento certo

Depois de escolher uma impressora 3D, a primeira decisão que você terá que tomar é que tipo de filamento você deseja usar. Existem várias dúzias de variedades - mesmo deixando de lado as inúmeras cores em que aparecem. Vadear através delas aparece uma série de nomes que soam químicos: ácido polilático, álcool polivinílico, fibra de carbono e os elastômeros termoplásticos torcidos na língua, por exemplo. Eles usam uma variedade estonteante de acrônimos, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA e PCTPE entre eles. Mas não fique consternado com esta sopa de letrinhas. Apenas alguns tipos são de uso comum, e os fabricantes tendem a evitar apelidos excessivamente nerds em favor de nomes mais descritivos, aludindo a uma qualidade essencial do filamento, como flexibilidade (Ninjaflex da NinjaTek e Polyflex da Polymaker, por exemplo) e força (Makerbot, XYZprinting e Ultimaker, todos os filamentos do mercado chamados Tough PLA).

Noções básicas de filamentos

Os filamentos usados ​​na impressão 3D são termoplásticos, que são plásticos (também conhecidos como polímeros) que derretem ao invés de queimar quando aquecidos, podem ser modelados e moldados e solidificar quando resfriados. O filamento é alimentado em uma câmara de aquecimento no conjunto da extrusora da impressora, onde é aquecido ao seu ponto de fusão e depois extrudado (esguichado) através de um bico de metal à medida que o conjunto da extrusora se move, traçando um caminho programado em um arquivo de objeto 3D para criar, camada por camada, o objeto impresso. Embora a maioria das impressoras 3D tenha uma única extrusora, existem alguns modelos de extrusora dupla que podem imprimir um objeto em cores diferentes ou com diferentes tipos de filamentos.

O processo de impressão com filamento plástico é chamado de fabricação de filamentos fundidos (FFF) ou modelagem de deposição fundida (FDM). Eles são a mesma coisa; o acrônimo FDM é marca registrada da Stratasys Corp, pioneira em impressão 3D; portanto, outros fabricantes criaram seus próprios nomes para descrever a tecnologia de suas impressoras; FFF é o que pegou. Ainda hoje, exceto nas brochuras de alguns fabricantes, você verá os nomes usados ​​de forma intercambiável.

O filamento é vendido em bobinas, em peso, variando de 0, 5 kg a 2 kg. O filamento vem em duas espessuras, 1, 75 milímetros e 3 milímetros. (Este último é, na realidade, um pouco mais fino, cerca de 2, 85 milímetros.) A grande maioria dos filamentos é do tipo 1, 75 milímetros; Ultimaker e LulzBot estão entre os poucos fabricantes cujas impressoras usam o tamanho mais grosso. O peso quase sempre é listado em unidades métricas.

Agora, vamos dar uma olhada em alguns dos tipos de filamentos mais populares e importantes.

O Dynamic Duo: ABS e PLA

De longe, os tipos de filamentos mais comuns são acrilonitrila butadieno estireno (ABS) e ácido polilático (PLA). A maioria das impressoras 3D básicas é projetada para usar exclusivamente esses filamentos. Parte do apelo é que eles são relativamente baratos, custando apenas US $ 20 por quilograma.

Não se deixe levar pelo nome químico pesado do ABS; é o mesmo plástico usado no Legos. Objetos impressos em ABS são resistentes, duráveis ​​e não tóxicos. Tem um ponto de fusão relativamente alto, com uma temperatura de impressão variando de 210 a 250 graus Celsius. Os cantos inferiores dos objetos impressos em ABS tendem a se curvar um pouco para cima, especialmente se você estiver usando uma cama de impressão não aquecida. Durante a impressão, o ABS pode emitir um odor amargo e desagradável, por isso é melhor usado com uma impressora de moldura fechada em uma sala bem ventilada.

O PLA tem um ponto de fusão relativamente baixo, com temperaturas utilizáveis ​​entre 180 graus e 230 graus Celsius. É à base de plantas e biodegradável. É mais difícil que o ABS, imprime sem deformar e geralmente é fácil de trabalhar, embora em casos raros possa causar atolamentos na extrusora. O PLA é frequentemente usado como material de base para materiais compostos mais exóticos, que discutiremos em breve.

Nylon

O nylon é um material sintético incrivelmente versátil, desenvolvido na década de 1930, que encontrou uso em tudo, desde escovas de dente a pára-quedas, pneus e meias, e agora filamento de impressora 3D. No fundo, é um polímero ou plástico (ou, mais precisamente, uma família de plásticos). É forte e durável, mas flexível e está entre os filamentos de impressão 3D de menor preço. Derrete a uma temperatura mais alta (cerca de 240 graus Celsius) do que a maioria dos filamentos. Nem todas as impressoras 3D são construídas para lidar com esse calor - algumas substâncias comumente usadas na extrusora emitem fumaça a essa temperatura. Como no ABS, os objetos impressos em nylon tendem a entortar, o que pode ser mitigado usando uma cama de impressão aquecida.

Filamento Flexível

TPEs (ou elastômeros termoplásticos) são termoplásticos com alta elasticidade (embora ainda muito aquém, digamos, de elásticos); objetos impressos com eles são relativamente flexíveis. Um tipo comum de TPE é o poliuretano termoplástico (TPU), do qual o NinjaFlex é um exemplo popular.

Filamentos solúveis: HIPS e PVA

Uma das siglas mais cativantes, HIPS, significa poliestireno de alto impacto. O HIPS tem preços moderados, é leve e pode ser lixado, colado e colorido com tintas acrílicas. É semelhante ao ABS, exceto que o HIPS é solúvel em Limonene, um solvente à base de cítricos, tornando-o uma boa escolha - ao imprimir com um segundo material (como ABS ou PLA) com uma impressora com extrusora dupla - como material de suporte que pode ser dissolvido após a impressão. Ele também imprime bem por conta própria e é o filamento recomendado pelo LulzBot para sua Impressora 3D LulzBot Mini, que ganhou a escolha dos editores. O Filamento dissolvível MakerBot também é composto por HIPS.

Outro filamento solúvel é o PVA (álcool polivinílico), que se dissolve convenientemente na água. O PVA é inodoro, não tóxico e biodegradável. Tem um baixo ponto de fusão e pode atolar um bico da extrusora quando superaquecido. É frequentemente usado como material de suporte em impressoras com extrusora dupla; Testei o Ultimaker 3 imprimindo um objeto de teste - uma caixa dentro de uma caixa - usando o PLA para as próprias caixas e o PVA como suporte. Depois que o objeto foi impresso, mergulhei-o em água morna e o PLA se dissolveu gradualmente, deixando o par de caixas aninhadas.

Filamentos compostos

Os filamentos compostos têm uma base de PLA ou outro termoplástico no qual foram misturadas partículas, pós ou flocos de outros materiais. Algumas são misturas de madeira, outras incluem arenito ou calcário e outras ainda possuem vários tipos de metais, incluindo ferro, alumínio, latão, bronze e cobre. Esses filamentos assumem algumas das propriedades dos materiais com os quais foram misturados. Outro composto popular é a fibra de carbono; objetos impressos a partir dela exigem um pouco da resistência da fibra. Uma desvantagem desses filamentos compostos é que eles custam consideravelmente mais do que os não compostos.

Além do filamento plástico: impressão à base de resina

Com a proliferação atual de impressoras FFF, é fácil ignorar o fato de que existem modelos no mercado baseados em outras tecnologias que não usam filamentos. A principal delas é a estereolitografia (também conhecida como SLA), a primeira tecnologia de impressão 3D a ser desenvolvida e capaz de impressões de alta resolução e muito detalhadas. Os preços das impressoras SLA para uso comercial podem chegar a cinco (e até seis) números, mas vimos alguns modelos de preço mais baixo, adequados para entusiastas e artesãos.

Na impressão SLA, um laser ultravioleta rastreia a forma do objeto a ser impresso, camada por camada, em uma resina sensível a UV (também conhecida como fotopolímero ou resina de fotopolímero) alojada em uma bandeja ou tanque, e a resina exposta ao laser endurece para formar o objeto impresso. As resinas são fornecidas em garrafas de 500 mililitros e 1 litro, com preços de fabricantes de impressoras a partir de US $ 100 por litro. Alguns fabricantes formularam resinas para resistência, flexibilidade, rigidez e outras qualidades, e essas resinas tendem a ser vendidas com um prêmio. As resinas sofrem com uma paleta de cores limitada e tendem a ficar confinadas a preto, cinza, branco e claro, embora algumas resinas de cores mais brilhantes e metálicas tenham se tornado disponíveis ultimamente.

DLP é uma forma de estereolitografia que usa um projetor no lugar do laser como fonte de luz, usando luz visível em vez de ultravioleta. O projetor, que emprega a tecnologia DLP (Digital Light Processing) da Texas Instruments, projeta uma série de imagens em uma cuba de resina de fotopolímero semelhante às resinas usadas na impressão SLA para construir o objeto, camada por camada.

Agora que você sabe tudo o que precisa sobre os filamentos mais populares, leia o nosso guia de compras para impressoras 3D, que inclui análises dos melhores modelos que testamos recentemente. Você também pode conferir o que um dos primeiros adotantes tinha a dizer sobre seu tempo aprendendo a imprimir em 3D.