Hogyan válasszunk anyagot extrúzió alapú (FDM, FFF) 3D nyomtatási technológiához

A MEX technológiákkal feldolgozható alapanyagokat sokan sokféle képpen szokták csoportosítani, mi ebben a posztban a jobb érthetőség kedvéért a felhasználói szint szerinti csoportosítás ismertetjük. Ez alapján megkülönböztetünk:

Belépő szintű alapanyagokat: ebbe a csoportba tartoznak azok az anyagok, amelyekkel bármilyen felhasználó (legyen a nyomtatással most ismerkedő, vagy profi) nagyon könnyen tud dolgozni. A piacon lévő 5000 dollár alatti gépek körében a legnépszerűbb alapanyag csoport, amelynek az oka, hogy a nyomtatás szempontjából nincsenek speciális feltételek, egy egyszerű nyitott géppel is fel lehet őket dolgozni. Az érem másik oldala viszont, hogy ezeket az anyagokat közepesen alacsony mechanikai tulajdonság, valamint alacsony hőállóság jellemzi (80 °C alatt), amely jelentősen korlátozza a felhasználási területüket. Többnyire olyan tárgyakat érdemes ezekből az anyagokból készíteni, amelyek döntően nem műszaki célból készülnek, döntően otthoni környezetben kerülnek felhasználásra illetve nincsenek kitéve nagyfokú mechanikai és termikus igénybevételnek, valamint UV sugárzásnak. 

Ebbe a csoportba tartozó tipikus alapanyagok: PLA, PLA+, PVB, PETG

Haladó szintű, műszaki alapanyagokat: az ebbe a csoportba tartozó alapanyagok 3D nyomtatása már nagyobb szakértelmet és tapasztalatot igényel, illetve sok esetben ezek a legegyszerűbb 3D nyomtató gépekkel már nem dolgozhatók fel. Ezek az anyagok szinte minden esetben igényelnek asztalfűtést, de bizonyos esetekben a jobb nyomtatási minőség elérése érdekében kamrafűtés is szükséges. Cserébe viszont ezekkel az anyagokkal szigorúbb tervezési igényeket ki lehet elégíteni, ami azt eredményezi, hogy ezekből az anyagokból készült termékek jobb környezeti hatásokkal szembeni ellenálló képességgel (UV álló, vegyszerálló, stb.) rendelkeznek, továbbá mechanikailag és termikusan is jobban terhelhetők mint a belépő szintű alapanyagok, így műszaki vagy más néven funkcionális prototípusok, esetenként végtermékek is készíthetők belőlük.

Ebben a csoportba tartozó tipikus alapanyagok: ABS, ASA, PC, PC-ABS, TPU, TPE, PP

Ipari szintű, nagy teljesítményű műszaki alapanyagok: az ebbe a csoportba tartozó alapanyagok jelenleg a technológiai csúcsát képezik, amelyek kiváló mechanikai és termikus tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezeknek az anyagoknak a 3D nyomtatása nagy kihívást jelent, sok esetben 400°C feletti fúvóka hőmérséklet, valamint zárt kamrát és esetenként 150°C feletti kamrahőmérsékletet is igényelnek. Ezért ezeknek az alapanyagoknak a feldolgozásához olyan gépekre (döntően ipari gépekre) van szükség, amelyek képesek ezeket az igényeket kielégíteni, továbbá garantálják a feldolgozás (3D nyomtatás) ismételhetőségét. Ez annyit jelent, hogy ezen a szinten már alapelvárás, hogy azonos gyártási paraméterek mellett azonos minőségű termékek készüljenek. Ezeknek az alapanyagoknak a fő felhasználási területe főleg az ipari szegmensre koncentrálódik (pl: autóipar, repülőgépipar, hadászat, vasút, orvostechnika, stb.). Ennek oka, hogy itt már jelentős költséget jelent a megfelelő infrastruktúra (gép és követő berendezések) kiépítése, amely miatt a viszonylag gyors megtérülés döntő jelentőségű. 

Ebben a csoportba tartozó tipikus alapanyagok: Poliamid (PA6 és PA12), poliamid kompozitok (PA+szénszál; PA+üvegszál), PEEK, PEI/ULTEM

Jól látható, hogy nem lehet egy abszolút legjobb anyagot meghatározni. Ahhoz, hogy a felhasználási cél szempontjából megfelelő alapanyagot ki tudjuk választani ismernünk kell az alkatrészünk, termékünk felhasználási körülményeit (mechanikai, termikus), a megjelenéssel kapcsolatos igényeket (szükség van-e utómunkára), valamint tisztában kell lennünk az elérhető alapanyagok nyomtathatóságával és nem utolsó sorban a költségekkel. Ezeknek az információknak a bírtokában a megfelelő alapanyag választása egy kompromisszumokra épülő iterálási folyamat, amelynek az általunk bevált lépései:

1. Megvizsgáljuk, hogy az általunk 3D nyomtatással gyártandó terméknek milyen termikus, mechanikai, környezeti és technológiai igényei vannak.
2. Választunk egy szerintünk megfelelő alapanyagot az interneten elérhető adatbázisok segítségével. Egy ilyen adatbázis lehet a Simplify_matrials gudie adatbázisa, de természetesen bármilyen más adatbázis használható erre a célra.
3. Gyártási (3D nyomtatási) próbát végzünk, hogy meggyőződjünk, hogy a rendelkezésre álló eszközparkkal képesek vagyunk a megfelelő minőségben az alapanyagot nyomtatni.
4. Kinyomtatunk egy, a végtermék szempontjából releváns prototípust, majd ellenőrző vizsgálatokat, méréseket végzünk, amely során meggyőződhetünk a választott alapanyag megfelelőségéről.
5. Miután kiválasztásra került a megfelelő alapanyag, a végső termékre vonatkozóan költségkalkulációt készítünk.

Amennyiben ez után a poszt után is maradtak kétségeid, ne aggódj: amint láthattad a megfelelő alapanyag kiválasztása az egyik Achilles-sarka a 3D nyomtatásnak. Szakértői csapatunk szívesen áll rendelkezésedre: vedd fel velünk a kapcsolatot és mi segítünk!