Кой FDM материал за вашата част? PETG срещу ABS срещу ASA срещу найлон срещу PA-CF

За повечето функционални FDM части PETG е безопасният избор по подразбиране: жилав е, химически устойчив, с малко изкривяване и лесен за печат, което покрива по-голямата част от скобите, корпусите и производствените части. Минавате на друг материал само когато топлината, атмосферните условия, довършването или механичните изисквания надхвърлят това, което той поема спокойно.

Правилото в едно изречение за всеки материал: PETG — универсалният избор и изборът за контакт с флуиди, когато не се изисква нищо специално. ASA — изборът, когато частта стои навън на UV и атмосферни условия, защото е UV стабилен там, където ABS и PETG не са. ABS — изборът, когато ви трябва удароустойчивост плюс довършване като шлайфане, слепване с разтворител или заглаждане с ацетон. Найлон (PA12) — изборът, когато частта се огъва, плъзга или се уморява: жилав е, износоустойчив и самосмазващ се и понася повече топлина от PETG. PA-CF — найлон, подсилен с въглеродни влакна — изборът, когато ви трябва коравина и размерна стабилност близо до инженерен клас, с най-високата топлоустойчивост от петте.

Четете го като стълба: PETG, ASA и ABS покриват ежедневната функционална зона; топлината, умората, износването и коравината са това, което ви качва нагоре към найлон. Там, където ABS и ASA достигат таван около 95–100 °C — стена на встъкляване, която аморфните пластмаси не могат да преодолеят — полукристалните найлони продължават: PA12 я надхвърля, а PA-CF отива още по-нагоре. Уловката е, че найлоните са хигроскопични и изискват подсушаване и затворена камера, затова посягайте към тях, когато експлоатацията на частта оправдава допълнителния процес, а не по подразбиране.

Топлоустойчивостта се определя от полимера, не от процеса на печат — затова приемайте температурата на деформация под натоварване (HDT) като таван и я занижавайте при натоварена експлоатация. PETG омеква пръв, при около 70 °C HDT и осезаемо при продължително натоварване над ~60 °C; ABS и ASA достигат около 95–100 °C (около 90 °C продължително). Найлонът (PA12) ги изпреварва при около 95–110 °C, а PA-CF е най-високият от петте, задържайки коравина далеч над 120 °C, защото въглеродните влакна подпират частта там, където чистият найлон би пълзял.

Средата обикновено решава преди топлината. За части навън или изложени на UV изберете ASA: тя е UV стабилна и атмосферно устойчива. ABS пожълтява и става крехък на слънце, а PETG е добър за кратко, но не е UV сертифициран; голите найлони също не са UV сертифицирани. За контакт с химикали или флуиди PETG има най-добрата устойчивост тук, докато найлоните устояват добре на горива, масла и много разтворители, но лесно поглъщат вода — което едновременно подува частта и е причината те да се печатат сухи.

Сред ежедневните три ABS има най-добрата удароустойчивост и жилавост. ASA съответства на ABS механично и добавя способността да издържа навън, така че на практика е атмосферно устойчив ABS. PETG е жилав и пластичен с добро сцепление между слоевете, но може да е чувствителен към надрези и да образува нишки.

Двата найлона играят различна игра. Найлонът (PA12) е най-жилавият материал тук — поглъща удари, огъва се без да се пука и понася повтарящото се огъване, което уморява PETG или ABS, затова владее подвижните панти, щракащите елементи и износващите се части. PA-CF разменя тази пластичност за коравина: накъсаните въглеродни влакна приблизително удвояват коравината и размерната стабилност спрямо чистия найлон, така че устоява на огъване и пълзене под натоварване — но е по-крехък и по-чувствителен към надрези от чистия PA12, затова е за корави конструктивни части, а не за части, които трябва да се огъват.

Всеки от петте е анизотропен: посоката Z (между слоевете) задържа около 60–90% от якостта в равнината XY, а късите влакна в PA-CF се ориентират в равнината, така че коравят XY далеч повече от слабия шев по Z. На практика това означава, че ориентацията на печат има по-голямо значение от разликите между тези материали — да накараме слоевете да минават напряко на пътя на натоварване прави повече за частта, отколкото смяната на една пластмаса с друга. Същата анизотропия се проявява при сравнението на FDM 3D печат срещу шприцоване, където шприцованите части са почти изотропни.

Свойства. PA12 е полукристален инженерен найлон и най-жилавият материал в това ръководство. Удароустойчив и пластичен е, има отлична издръжливост на умора при повтарящо се огъване и е естествено нискофрикционен и износоустойчив — затова работи добре като подвижна част. Понася повече топлина от PETG (около 95–110 °C HDT) и устоява на горива, масла и много разтворители. Единствената му реална слабост е водата: като всички найлони е хигроскопичен, поглъща влага, която подува частта и я омекотява, затова трябва да се подсушава преди печат и в идеалния случай да се запечатва при експлоатация.

Кога да го използвате. Посягайте към PA12, когато частта трябва да се движи или да издържа цикли, а не просто да стои неподвижна: подвижни панти, щракащи елементи и защипи, които трябва да се огъват хиляди пъти без да се пукат; зъбни колела, втулки, гърбици и нискофрикционни износващи се повърхности; водачи за кабели и инструментална екипировка, която понася удари. Това е правилната стъпка нагоре от PETG или ABS, когато ударът, умората или износването — а не коравината — е това, което убива частта.

Печат и довършване. Печатайте PA12 сух: подсушаването няколко часа непосредствено преди (и по време на) печат е задължително, а затворената камера плюс подходяща повърхност на масата държат изкривяването под контрол. Сцепва се добре между слоевете, когато се печата горещо. Слепвайте готовите части с цианоакрилат или двукомпонентен епоксид, а не с разтворител; шлайфа се и може да се боядисва с потапяне, макар че не се заглажда с разтворител като ABS. Печатаме найлона на подсушен, затворен профил, настроен за него.

Свойства. PA-CF е найлон, натоварен с накъсани въглеродни влакна. Влакната приблизително удвояват коравината и размерната стабилност спрямо чистия найлон и вдигат топлоустойчивостта до върха на тази група — задържа формата си далеч над 120 °C и устоява на пълзене при продължително натоварване — като запазва химичната устойчивост на найлоновата основа, при ниско тегло. Компромисът е пластичността: по-корав е, но по-крехък и по-чувствителен към надрези от чистия PA12, а абразивните влакна износват месинговите дюзи, затова е нужна закалена стоманена дюза.

Кога да го използвате. Изберете PA-CF, когато коравината и размерната стабилност имат по-голямо значение от огъването: конструктивни скоби и носачи, които не бива да се огъват под натоварване, приспособления и кондуктори, които трябва да останат точни, рамки за дронове и роботика, където е важно високото съотношение коравина/тегло, и части, които поемат едновременно натоварване и топлина. Това е най-близкият от петте до материал от инженерен клас — но тъй като е крехък по оста Z, не е изборът за щракащи елементи или подвижни панти; това е работа за чистия найлон.

Печат и довършване. Всичко, което важи за найлона, важи в още по-голяма степен: подсушете го основно, печатайте в затворена камера и използвайте закалена стоманена дюза заради абразивните влакна. Въглеродните влакна всъщност намаляват изкривяването спрямо чистия найлон и дават приятен матов финиш направо от принтера. Шлайфа се, но не се заглажда с разтворител; слепвайте с епоксид. Ориентирайте критичните части така, че натоварването да минава в равнината, защото слабият шев по Z е там, където частта с влакна се чупи.

PETG е най-лесният за печат: малко изкривяване и добро сцепление с масата, макар че образува нишки и се печата най-добре сух. ABS и ASA се изкривяват и изискват затворена камера и нагрята маса, за да се печатат надеждно; и двата отделят изпарения, затова осигурете вентилация. Найлоните (PA12 и PA-CF) са най-взискателни: трябва да се подсушават преди и по време на печат, да се печатат в затворена камера, а PA-CF се нуждае от закалена стоманена дюза заради абразивните си влакна. Отпечатани горещо, и петте достигат здраво сцепление между слоевете.

Всеки филамент поглъща влага от въздуха, а подсушаването преди печат подобрява сцеплението между слоевете — за найлоните то е задължително, не по избор. Печатаме всеки материал по профил, настроен за него, и в затворена камера, когато полимерът се нуждае от нея.

ABS и ASA са материалите за довършване. И двата приемат заглаждане с ацетонови пари за гланцов финиш и слепване с разтворител (ацетон) за съединения, близки до якостта на основния материал, и двата се шлайфат и боядисват лесно. PETG устоява на заглаждане с разтворител: слепвайте го с епоксид или цианоакрилат (CA) и го боядисвайте с правилна подготовка на повърхността.

Найлоните също не се заглаждат с разтворител: слепвайте PA12 и PA-CF с епоксид или CA и подгответе повърхността преди боядисване, защото найлонът е с естествено ниска повърхностна енергия и устоява на сцепление. PA-CF идва с чист матов финиш, който често не се нуждае от нищо; чистият PA12 се шлайфа и може да се боядисва с потапяне. Затова, ако финишът, заглаждането или слепването с разтворител са в центъра на плана, изберете ABS или ASA. Ако частта просто трябва да работи — и особено ако трябва да се огъва, плъзга или да понася топлина — печатаемостта и механичното прилягане обикновено решават вместо това.