• новости
• статьи
• блоги
• файлы
• пресс-релизы

Если вы ищете единственного победителя, то не слишком удобно, что 3D-печатная деталь может быть «прочной» в нескольких разных смыслах. Жёсткий кронштейн должен сопротивляться изгибу, а деталь, которой часто достаётся, может прослужить дольше, если способна прогнуться и восстановиться, а не сломаться. В этой статье мы сосредоточимся на жёсткости и типах материалов, которые хорошо подходят для конструкционных деталей.

Нейлон, армированный углеволокном (PA-CF), и поликарбонат (PC) — два самых прочных практичных материала для 3D-принтеров, печатающих филаментом, доступных обычному мейкеру. Оба материала справляются с серьёзными задачами, более высокими температурами и гораздо более грубым обращением, чем повседневные полилактид (PLA) или гликоль-модифицированный полиэтилентерефталат (PETG).

Конечно, существуют и более прочные и дорогие специализированные материалы, которые могли бы побороться за титул чемпиона среди филаментов в тяжёлом весе. Но давайте остановимся на плюсах и минусах углеволоконного нейлона и поликарбоната, чтобы вы могли решить, какой материал лучше всего подойдёт для ваших проектов.

Нейлон, армированный углеволокном (PA-CF), сочетает нейлон с короткими углеродными волокнами — отсюда и название. Нейлон и сам по себе хорошо подходит для ответственных функциональных деталей, а добавленные волокна делают готовый материал жёстче и устойчивее к изгибу под нагрузкой. Насколько устойчивее, спросите вы?

По данным испытаний Bambu Lab в сухом состоянии, прочность на изгиб её нейлона 6, армированного углеволокном (PA6-CF), составляет 151 мегапаскаль (МПа). Температура тепловой деформации — 186 градусов Цельсия: это значит, что материал сопротивлялся деформации под заданной нагрузкой примерно до этой температуры. Эти цифры объясняют, почему углеволоконный нейлон используют для кронштейнов, крепёжных приспособлений и других рабочих деталей, а не для вещиц, которые просто красиво стоят на полке.

Однако прочный филамент ещё не гарантирует прочную печать. Ориентация объекта на столе принтера, толщина стенок, заполнение и форма детали могут существенно повлиять на то, какую нагрузку выдержит изделие. Bambu Lab не утверждает, что результат в 151 МПа применим к любой готовой детали. Стоит учитывать и цену: на момент написания статьи Polymaker продаёт катушку своего Fiberon PA6-CF20 весом 1 кг за 52,99 доллара

Есть и вопросы, связанные с оборудованием. Углеродные волокна абразивны, поэтому ваше верное латунное сопло может быстро износиться. Bambu рекомендует сопло из закалённой стали, требует просушивать PA6-CF перед использованием и указывает температуру сопла от 260 до 290 градусов Цельсия и закрытый принтер при работе с этим материалом.

Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) сообщает, что настольные принтеры, работающие по технологии послойного наплавления, могут выделять раздражители дыхательных путей и ультрамелкие частицы, поэтому важно позаботиться о хорошей вентиляции или фильтрации.

В отличие от углеволоконных композитов, поликарбонат (PC) даёт прочные детали без рубленых волокон. Это жёсткий инженерный пластик с хорошей термостойкостью, подходящий для корпусов, кронштейнов и других деталей, которым предстоит не только лёгкая эксплуатация.

И снова, прежде чем решить, является ли PC лучшим и самым прочным филаментом для вас, нужно оценить своё оборудование и рабочее место. Как и в случае с PA-CF, Polymaker рекомендует температуру сопла от 250 до 270 градусов Цельсия, подогрев стола до 90–105 градусов Цельсия и закрытый принтер. По словам компании, для крупных плотных деталей требуется подогреваемая камера, которая помогает уменьшить неравномерное охлаждение и коробление. Также рекомендуется хорошая вентиляция или вытяжка на рабочем месте.

Что касается прочности, направление печати тоже имеет значение. Polymaker намерила 69,1 МПа прочности на растяжение поперёк напечатанных слоёв и 52,8 МПа между ними. Прочность PC на изгиб составила 106 МПа — меньше, чем 151 МПа у PA-CF.

Главное различие между PC и PA-CF — цена. На момент написания статьи Polymaker продаёт PolyLite PC за 29,99 доллара за катушку весом 1 кг, а PolyLite PLA — за 19,99 доллара. Более серьёзной проблемой может оказаться ваш принтер: недорогим моделям бывает трудно поддерживать температуры, которые предпочитает PC.