Wybór odpowiedniego materiału do drukarki 3D powinien rozpoczynać się nie od koloru rolki ani jej ceny, lecz od określenia, w jaki sposób będzie wykorzystywany gotowy wydruk. Innego tworzywa wymaga dekoracyjna figurka, innego uchwyt montażowy, obudowa urządzenia, element stosowany na zewnątrz, elastyczna uszczelka albo część pracująca pod obciążeniem.
W technologii FDM najczęściej wykorzystuje się filamenty PLA, PETG, ABS+, ASA, TPU i PA12. Każdy z tych materiałów ma inne właściwości, wymagania sprzętowe oraz poziom trudności druku. Dobrze dobrany filament zwiększa trwałość modelu, ogranicza liczbę nieudanych prób i pozwala uzyskać rezultat odpowiadający rzeczywistemu zastosowaniu części.
W tym poradniku wyjaśniamy, jaki materiał do drukarki 3D wybrać do modeli dekoracyjnych, części użytkowych, elementów zewnętrznych, projektów elastycznych i zastosowań technicznych. Porównujemy również wymagania poszczególnych filamentów oraz wskazujemy błędy, których warto unikać podczas zakupu.
Od czego zacząć wybór materiału do drukarki 3D?
Najważniejsze pytanie przed zakupem filamentu brzmi: co ma robić gotowy element po zakończeniu druku? Właściwości wydruku wynikają nie tylko z konstrukcji modelu, ustawień slicera czy liczby obrysów, ale przede wszystkim z rodzaju zastosowanego tworzywa.
Jeżeli część ma pełnić wyłącznie funkcję dekoracyjną, nie ma potrzeby stosowania materiału technicznego wymagającego zamkniętej komory i wysokiej temperatury dyszy. Jeżeli jednak wydruk będzie eksploatowany na zewnątrz, w pobliżu źródła ciepła albo pod stałym obciążeniem, łatwe w drukowaniu PLA może nie zapewnić wymaganej trwałości.
Przed wyborem materiału warto określić kilka podstawowych warunków użytkowania:
- czy wydruk będzie używany wewnątrz, czy na zewnątrz,
- czy będzie narażony na działanie słońca, wilgoci lub podwyższonej temperatury,
- czy powinien być sztywny, sprężysty, odporny na uderzenia lub elastyczny,
- czy najważniejsza jest estetyka, wytrzymałość, dokładność wymiarowa czy łatwość druku,
- czy element będzie pracował statycznie, czy będzie regularnie wyginany i obciążany.
Trzeba również sprawdzić możliwości urządzenia. Popularny materiał do drukarki 3D 1,75 mm pasuje do wielu domowych drukarek FDM, ale zgodność średnicy nie oznacza jeszcze, że urządzenie poradzi sobie z każdym tworzywem. Znaczenie mają maksymalna temperatura dyszy i stołu, konstrukcja hotendu, rodzaj ekstrudera, powierzchnia robocza oraz obecność zamkniętej komory.
Szczegółową metodę dopasowania filamentu do zastosowania opisujemy również w poradniku Jaki filament do drukarki 3D? Dobór materiału krok po kroku.
Materiał do prostych modeli i nauki druku
Dla początkujących użytkowników najbezpieczniejszym wyborem jest zazwyczaj PLA. Materiał ten dobrze sprawdza się podczas wykonywania figurek, makiet, dekoracji, modeli edukacyjnych, prototypów wizualnych i elementów, które nie będą narażone na wysoką temperaturę ani intensywne obciążenia.
PLA pozwala stosunkowo łatwo uzyskać estetyczną powierzchnię, wyraźne detale i dobrą zgodność wymiarową. Ma mniejszą skłonność do odkształcania niż ABS, ASA czy nylon, dlatego dobrze nadaje się do nauki poziomowania stołu, ustawiania pierwszej warstwy, regulowania przepływu i dobierania retrakcji.
Właśnie dlatego odpowiedzią na pytanie, jaki filament wybrać na początek, najczęściej jest standardowe PLA. Materiał jest przewidywalny, dostępny w wielu kolorach i nie wymaga zamkniętej komory. Nadaje się również do większości popularnych drukarek przeznaczonych do użytku domowego.
Ograniczeniem PLA jest niższa odporność na temperaturę oraz mniejsza przydatność do elementów poddawanych długotrwałym obciążeniom. Model pozostawiony w nagrzanym samochodzie, w pobliżu grzejnika albo na mocno nasłonecznionym parapecie może z czasem utracić swój kształt.
Do części wymagających nieco większej odporności użytkowej można zastosować PLA+. Warto jednak pamiętać, że oznaczenie PLA+ nie określa jednego, ustandaryzowanego składu. Poszczególni producenci wykorzystują różne dodatki poprawiające udarność, elastyczność albo jakość powierzchni, dlatego parametry trzeba zawsze sprawdzać w karcie produktu.
Więcej informacji o rodzajach PLA znajduje się w artykule Filament PLA – przewodnik zakupowy: rodzaje, kolory i zastosowania.
Materiał do części użytkowych
Gdy wydruk ma pełnić praktyczną funkcję, bardzo często dobrym rozwiązaniem jest PETG. Materiał ten łączy stosunkowo przystępny proces druku z większą odpornością użytkową niż standardowe PLA.
PETG sprawdza się przy wykonywaniu organizerów, uchwytów, pojemników, prostych obudów, mocowań, elementów wyposażenia warsztatu i prototypów funkcjonalnych. Jest zwykle mniej kruchy niż PLA, lepiej znosi uderzenia i zapewnia dobrą przyczepność pomiędzy warstwami.
Z tego względu odpowiedzią na pytanie, jaki filament do części użytkowych, często jest PETG. Nie oznacza to jednak, że materiał będzie odpowiedni do każdego projektu. Przy bardzo wysokiej temperaturze, długotrwałym działaniu promieniowania UV albo dużych obciążeniach mechanicznych konieczne może być zastosowanie ASA, ABS+ lub PA12.
Podczas druku PETG mogą pojawić się inne problemy niż przy PLA. Materiał ma tendencję do nitkowania, może zbyt mocno przywierać do niektórych powierzchni roboczych i wymaga dokładnego ustawienia retrakcji, chłodzenia oraz temperatury dyszy.
Przy porównaniu PLA czy PETG należy kierować się przeznaczeniem wydruku. PLA będzie lepsze do modeli wizualnych, dekoracji i elementów wymagających wysokiej szczegółowości. PETG warto wybrać, gdy część powinna być bardziej odporna na uderzenia, wilgoć i codzienne użytkowanie.
Dokładne właściwości tego materiału opisujemy w artykule Filament PETG – przewodnik zakupowy do części użytkowych.
Materiał do wydruków zewnętrznych
Elementy montowane na zewnątrz są narażone na promieniowanie UV, zmiany temperatury, wilgoć, opady i długotrwałe oddziaływanie warunków atmosferycznych. Do takich projektów warto rozważyć ASA.
ASA jest technicznym materiałem do wydruków na zewnątrz, wykorzystywanym między innymi do obudów, uchwytów, oznaczeń, osłon, elementów ogrodowych i części motoryzacyjnych. Jego ważną zaletą jest odporność na promieniowanie UV oraz stabilność w warunkach zewnętrznych.
Gotowe części wykonane z ASA wolniej tracą kolor i właściwości pod wpływem słońca niż modele z wielu popularnych materiałów hobbystycznych. Tworzywo zapewnia również lepszą odporność termiczną niż PLA.
ASA stawia jednak drukarce większe wymagania. Materiał może się kurczyć, podwijać na narożnikach i pękać pomiędzy warstwami, szczególnie podczas drukowania dużych modeli. Zamknięta komora pomaga utrzymać stabilną temperaturę i ograniczyć gwałtowne chłodzenie części.
W porównaniu ABS czy ASA do zastosowań zewnętrznych ASA jest zazwyczaj lepszym wyborem. ABS+ może dobrze sprawdzać się w obudowach, mocowaniach i częściach technicznych używanych wewnątrz, natomiast ASA zapewnia większą odporność na słońce i warunki atmosferyczne.
Do mniej wymagających elementów zewnętrznych można również wykorzystać PETG, zwłaszcza gdy użytkownik nie posiada drukarki z zamkniętą komorą. Ostateczna decyzja powinna zależeć od czasu ekspozycji, temperatury, obciążeń i oczekiwanej trwałości części.
Materiał do części elastycznych
Jeżeli element ma się uginać, amortyzować, dopasowywać do kształtu albo wracać do pierwotnej formy, należy zastosować TPU. Jest to elastyczny filament używany do produkcji uszczelek, odbojników, etui, osłon, podkładek antypoślizgowych, pasków i elementów ochronnych.
Wybór TPU nie kończy się na samej nazwie tworzywa. Ważnym parametrem jest twardość określana najczęściej w skali Shore’a. Twardsze odmiany są łatwiejsze do podawania przez ekstruder i lepiej zachowują geometrię modelu. Bardziej miękkie warianty zapewniają większą elastyczność, ale wymagają wolniejszego druku i dokładniejszego prowadzenia filamentu.
Nie każda drukarka radzi sobie z elastycznym materiałem w taki sam sposób. Najłatwiejszą drogę filamentu zapewnia zazwyczaj ekstruder typu direct drive, w którym mechanizm podający znajduje się blisko dyszy. W konstrukcjach Bowden elastyczny filament ma więcej miejsca na wyginanie i może być trudniejszy do prawidłowego podawania.
TPU nie powinno być stosowane do elementów, które muszą być bardzo sztywne, utrzymywać dokładne wymiary pod obciążeniem albo zachowywać nieruchomą geometrię. Jest to materiał przeznaczony przede wszystkim do projektów wymagających elastyczności, odporności na odkształcenia i tłumienia uderzeń.
Materiał do projektów technicznych
W bardziej wymagających projektach wybór materiału często zawęża się do ABS+, ASA, PA12 lub filamentów wzmacnianych włóknem węglowym. Każde z tych tworzyw odpowiada na inne potrzeby i wymaga innych warunków druku.
ABS+ do obudów i części technicznych
ABS+ może zapewniać większą odporność mechaniczną i termiczną niż standardowe materiały hobbystyczne. Stosuje się go do obudów, mocowań, uchwytów, prototypów funkcjonalnych i części technicznych używanych wewnątrz.
Materiał wymaga jednak stabilnych warunków temperaturowych. Przy dużych modelach może występować skurcz, podwijanie narożników i pękanie warstw. Zamknięta komora oraz odpowiednio przygotowana powierzchnia robocza wyraźnie zwiększają szansę na prawidłowy wydruk.
PA12, czyli nylon do części roboczych
PA12 stosuje się między innymi do zatrzasków, prowadnic, uchwytów, elementów ruchomych, części maszyn i prototypów funkcjonalnych. Materiał może łączyć dobrą wytrzymałość z pewną sprężystością, dzięki czemu lepiej znosi pracę mechaniczną niż kruche tworzywa.
Największym wyzwaniem podczas pracy z nylonem jest jego higroskopijność. PA12 pochłania wilgoć z otoczenia, a mokry filament może powodować powstawanie pęcherzyków, nierówną ekstruzję, chropowatą powierzchnię i osłabienie połączenia warstw.
Przechowywanie w szczelnym pojemniku oraz suszenie filamentu zgodnie z zaleceniami producenta powinny być traktowane jako standardowa część procesu.
Filamenty z włóknem węglowym
Materiały z dodatkiem włókna węglowego mogą zapewniać większą sztywność, lepszą stabilność wymiarową i estetyczne, matowe wykończenie. Są jednak ścierne, dlatego ich drukowanie często wymaga zastosowania utwardzanej dyszy zamiast standardowej dyszy mosiężnej.
Dodatek włókna węglowego nie oznacza automatycznie, że część będzie wyjątkowo wytrzymała w każdym kierunku. Na właściwości wydruku nadal wpływają orientacja modelu, liczba obrysów, temperatura, przyczepność warstw, poziom wilgotności filamentu i konstrukcja samego elementu.
Jak dopasować filament do możliwości drukarki?
Nawet najlepiej dobrane właściwości materiału nie przyniosą oczekiwanego efektu, jeżeli drukarka nie zapewnia odpowiednich warunków. Przed zakupem należy sprawdzić zakres temperatur, konstrukcję hotendu, rodzaj ekstrudera i maksymalną temperaturę stołu.
Niektóre drukarki są zaprojektowane głównie do pracy z PLA i PETG. Inne mogą bezpiecznie osiągać temperatury wymagane przez ABS+, ASA i PA12. W przypadku materiałów technicznych znaczenie ma również obecność zamkniętej komory, która stabilizuje temperaturę wokół wydruku.
Dla początkującego użytkownika rozsądna kolejność poznawania materiałów może wyglądać następująco: PLA, następnie PETG, później TPU o wyższej twardości, a dopiero na dalszym etapie ASA, ABS+ i nylon. Nie jest to jednak obowiązkowa ścieżka. Nowoczesna drukarka z zamkniętą komorą i gotowymi profilami może znacznie ułatwić pracę z trudniejszymi filamentami.
Trzeba także uwzględnić miejsce pracy urządzenia. Materiały techniczne mogą wymagać odpowiedniej wentylacji, filtracji oraz ograniczenia dostępu dzieci i osób postronnych. Sama możliwość osiągnięcia właściwej temperatury dyszy nie oznacza jeszcze, że dane tworzywo można bezpiecznie i powtarzalnie drukować w każdych warunkach.
Nie należy również kopiować jednej temperatury znalezionej w przypadkowym poradniku. Nawet filamenty należące do tej samej grupy mogą różnić się składem, pigmentem i zastosowanymi dodatkami. Punktem wyjścia powinny być zalecenia producenta, a następnie własne testy temperatury, retrakcji, przepływu i chłodzenia.
Tabela wyboru materiału do drukarki 3D
| Potrzeba projektu | Rekomendowany materiał | Najważniejsze zalety | Ograniczenia | Poziom trudności |
|---|---|---|---|---|
| Figurki, dekoracje i modele edukacyjne | PLA lub PLA+ | Łatwy druk, dobra estetyka i szczegółowość | Niższa odporność termiczna | Początkujący |
| Uchwyty, organizery i proste obudowy | PETG | Odporność użytkowa i dobra przyczepność warstw | Możliwe nitkowanie | Początkujący lub średniozaawansowany |
| Obudowy i części techniczne używane wewnątrz | ABS+ | Większa odporność mechaniczna i termiczna | Skurcz i wymagania temperaturowe | Średniozaawansowany |
| Elementy używane na zewnątrz | ASA | Odporność na promieniowanie UV i warunki atmosferyczne | Najlepiej drukować w zamkniętej komorze | Średniozaawansowany |
| Uszczelki, odbojniki i elementy giętkie | TPU | Elastyczność i odporność na odkształcenia | Wolniejszy druk i wymagający ekstruder | Średniozaawansowany |
| Zatrzaski, prowadnice i części mechaniczne | PA12 | Odporność na zużycie i pracę mechaniczną | Duża podatność na wilgoć | Zaawansowany |
Tabela pozwala szybko zawęzić wybór, ale ostateczna decyzja powinna uwzględniać konkretną markę filamentu, geometrię modelu, warunki użytkowania i parametry drukarki. Szersze porównanie materiałów znajduje się w artykule Filament do drukarek 3D – kompletny przewodnik po materiałach.
Najczęstsze błędy przy wyborze filamentu
Kupowanie wyłącznie na podstawie ceny
Tani filament może być dobrym wyborem, ale tylko wtedy, gdy zapewnia odpowiednią tolerancję średnicy, prawidłowe nawinięcie i stabilne właściwości. Oszczędność na rolce nie ma znaczenia, jeżeli wydruk trzeba wykonywać ponownie z powodu nierównej ekstruzji albo źle dobranego tworzywa.
Traktowanie wszystkich filamentów jako identycznych
PLA+, PETG, TPU i materiały wzmacniane mogą znacząco różnić się pomiędzy producentami. Nawet kolor wpływa czasami na zachowanie filamentu, dlatego profil przygotowany dla jednej rolki nie zawsze będzie odpowiedni dla innego wariantu.
Pomijanie wymagań sprzętowych
Częstym błędem jest zakup ASA bez zamkniętej komory, bardzo miękkiego TPU do trudnego toru Bowden albo filamentu z włóknem węglowym do standardowej dyszy mosiężnej. W takim przypadku problem wynika z niedopasowania materiału do urządzenia, a nie z jakości samego filamentu.
Ignorowanie wilgoci
PETG, TPU i szczególnie nylon mogą wymagać odpowiedniego przechowywania oraz suszenia. Gdy podczas ekstruzji pojawiają się trzaski, pęcherzyki i nierówna powierzchnia, warto najpierw sprawdzić poziom wilgotności materiału, zamiast natychmiast zmieniać wszystkie ustawienia drukarki.
Wybieranie materiału o zbyt wysokich parametrach
Techniczny filament nie poprawi automatycznie każdego projektu. Jeżeli jego właściwości nie są potrzebne, trudniejszy druk może jedynie zwiększyć ryzyko niepowodzenia i koszt wykonania modelu. Najlepszy materiał to ten, który spełnia wymagania części przy możliwie prostym i powtarzalnym procesie produkcji.
Najczęściej zadawane pytania
Dla początkujących najczęściej najlepszym wyborem jest PLA. Materiał łatwo się drukuje, dobrze odwzorowuje szczegóły i nie wymaga zamkniętej komory. Do bardziej wytrzymałych części użytkowych kolejnym krokiem może być PETG.
Do uniwersalnych części użytkowych często wybiera się PETG. Jeżeli element będzie pracował w wysokiej temperaturze, na zewnątrz albo pod większym obciążeniem, warto rozważyć ABS+, ASA lub PA12.
Do uszczelek, odbojników, etui i części giętkich stosuje się TPU. Przed zakupem należy sprawdzić twardość materiału, zalecaną prędkość druku i zgodność z konstrukcją ekstrudera.
PLA jest łatwe w drukowaniu i dobrze sprawdza się w modelach wizualnych. PETG nadaje się do wielu części użytkowych. ABS+ i ASA są materiałami technicznymi, przy czym ASA lepiej sprawdza się na zewnątrz. TPU jest elastyczne i służy do wykonywania elementów giętkich.
Nie. Zgodność średnicy to tylko jeden z warunków. Trzeba również sprawdzić temperaturę hotendu i stołu, rodzaj ekstrudera, powierzchnię roboczą, obecność komory oraz wymagania dotyczące dyszy i wentylacji.
Podsumowanie
Dobry materiał do drukarki 3D wybiera się na podstawie funkcji części, warunków jej użytkowania oraz możliwości urządzenia. PLA sprawdzi się podczas nauki druku, wykonywania modeli i dekoracji. PETG będzie odpowiedni do wielu części użytkowych. ASA warto stosować w projektach zewnętrznych, TPU w elementach elastycznych, a ABS+ i PA12 w bardziej wymagających zastosowaniach technicznych.
Nie istnieje jeden filament odpowiedni do wszystkich projektów. Zastosowanie technicznego tworzywa w prostym modelu może niepotrzebnie utrudnić proces, natomiast wybór PLA do części pracującej w słońcu, wysokiej temperaturze lub pod obciążeniem może skrócić jej trwałość.
Najlepszy rezultat daje połączenie właściwego materiału, poprawnej konstrukcji modelu, suchego filamentu i profilu dopasowanego do konkretnej drukarki.
