Υλικά εκτύπωσης

Γενικά τα υλικά που χρησιμοποιούνται από τρισδιάστατους εκτυπωτές ξεπερνούν τη φαντασία μας. Η σοκολάτα, το τσιμέντο και τα ανθρώπινα κύτταρα δίνουν τον τόνο αυτής της ποικιλίας.  Ωστόσο, τα κοινά υλικά εκτύπωσης που θα χρησιμοποιήσουμε καθημερινά περιλαμβάνουν διάφορα είδη πλαστικών.

Συνήθως η πρώτη επιλογή των μαθητών αφορά το χρώμα ωστόσο η χημική σύσταση του υλικού είναι αυτή που καθορίζει τις ιδιότητες του αντικειμένου. 

Ορισμένα από τα κοινά υλικά εκτύπωσης που χρησιμοποιούνται σε τρισδιάστατους εκτυπωτές FDM (Fused Deposition Modeling) είναι:

1. PLA (Polylactic Acid): Πλαστικό που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές και είναι ευέλικτο και εύκολο στη χρήση. Είναι επίσης πολύ φιλικό προς το περιβάλλον και αποδίδει καλά στις εφαρμογές που δεν απαιτούν υψηλές αντοχές.

2. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene): Ισχυρό και ανθεκτικό πλαστικό, κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν αντοχή στη θερμότητα και την κρούση.

3. PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol): Ανθεκτικό υλικό με καλή διαφάνεια και αντοχή στις γρατζουνιές.

4. Nylon: Υλικό με υψηλή αντοχή και ανθεκτικότητα στην τριβή, κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν αντοχή στην τάση.

5. TPU (Thermoplastic Polyurethane): Ελαστομερές πλαστικό που παρέχει ευελιξία και ελαστικότητα, κατάλληλο για εκτύπωση ελαστικών αντικειμένων.

6. Πολυκαρβονικά: Υλικά με υψηλή αντοχή στην κρούση και στις υψηλές θερμοκρασίες,

Ας δούμε αναλυτικότερα τα τρία πρώτα υλικά που είναι και τα συνήθη:

3D τυπωμένο Ανθρώπινο κρανίο με δεδομένα από την αξονική τομογραφία. Διαφανές PLA. (https://el.wikipedia.org)

Το PLA (Polylactic Acid) είναι ένας τύπος βιοδιασπώμενου πολυμερούς πλαστικού. Παράγεται από φυσικές πηγές όπως το άμυλο από καλαμπόκι ή το ζαχαροκάλαμο, καθιστώντας το ένα φιλικό προς το περιβάλλον υλικό.

Τα χαρακτηριστικά που το καθιστούν δημοφιλές είναι:

1. Ευκολία στη χρήση: Το PLA είναι εύκολο στον χειρισμό και την εκτύπωση. Έχει χαμηλή θερμοκρασία τήξεως, επομένως απαιτεί λιγότερη θερμότητα για να γίνει ρευστό και να εκτυπωθεί.

2. Σταθερότητα διαστάσεων: Το PLA διατηρεί την ακρίβεια των διαστάσεών του κατά τη διάρκεια της εκτύπωσης και της ψύξης. Αυτό το καθιστά ιδανικό για τη δημιουργία ακριβών και λεπτομερών αντικειμένων.

3. Φιλικότητα προς το περιβάλλον: Το PLA είναι απολύτως βιοδιασπώμενο, δηλαδή μπορεί να διασπαστεί φυσικά από βιολογικές διαδικασίες. Πιο συγκεκριμένα αποτελείται από μία αλυσίδα πολυμερούς γαλακτικού οξέος (lactic acid), το οποίο προέρχεται από φυσικές πηγές όπως το άμυλο ή το ζαχαροκάλαμο. Η χημική του δομή περιλαμβάνει επαναλαμβανόμενες μονάδες γαλακτικού οξέος που συνδέονται μεταξύ τους.

   Η γενική χημική δομή του PLA είναι:

   [-C(CH₃)(OH)-CH₂-CO-O-]n

   

   Όπου "n" αναπαριστά τον αριθμό επαναλήψεων της μονάδας γαλακτικού οξέος.

   Η συγκεκριμένη χημική σύσταση είναι αυτή που επιτρέπει στο PLA να είναι βιοδιασπώμενο και να προσφέρει οικολογικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με άλλα πλαστικά υλικά.

Υλικό στα τουβλάκια lego (https://en.wikipedia.org/)

Το ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) είναι ένας πολυμερές πλαστικό υλικό που αποτελείται από τρεις κύριες συνιστώσες: την ακρυλονιτρίλιο, το βουταδιένιο και το στυρένιο. Η σύνθεση αυτή δίνει στο ABS μια σειρά από επιθυμητές ιδιότητες, καθιστώντας το κοινό και πολλαπλών χρήσεων υλικό.

1. Ανθεκτικότητα: Το ABS είναι ανθεκτικό στις κρούσεις και μπορεί να αντέξει υψηλά επίπεδα φορτίων χωρίς να σπάει.

2. Αντοχή στη θερμότητα: Το ABS διατηρεί τη σταθερότητά του σε υψηλές θερμοκρασίες, καθιστώντας το κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν αντοχή στη θερμότητα.

3. Ευκαμψία: Το ABS είναι ευέλικτο και ευκαμπτό, επιτρέποντάς του να πάρει εύκολα διάφορες μορφές και σχήματα.

4. Ανθεκτικότητα στη διάβρωση: Το ABS αντέχει σε διάφορες χημικές ουσίες, όπως οι διαλύτες,

Το PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol) είναι ένας τύπος πλαστικού που ανήκει στην οικογένεια του πολυεστέρα. Αποτελείται από το πολυμερές ενώσεων πολυαιθυλενίου τερεφθαλικού γλυκόλης, γεγονός που δίνει στο PETG μια σειρά από ιδιότητες.

1. Διαφάνεια: Το PETG είναι διαφανές υλικό, επιτρέποντάς του να διαπερνά το φως και να προσφέρει καλή οπτική καθαρότητα. Αυτό το καθιστά κατάλληλο για εφαρμογές όπου απαιτείται διαφάνεια ή διάφανα αντικείμενα.

2. Ανθεκτικότητα: Το PETG είναι ανθεκτικό στις κρούσεις και τις γρατζουνιές, καθιστώντας το ανθεκτικό για καθημερινή χρήση και εφαρμογές που απαιτούν αντοχή στις φθορές.

3. Ευκαμψία και ελαστικότητα: Το PETG είναι ευέλικτο και διαθέτει κάποια ελαστικότητα. Αυτό του επιτρέπει να αντέχει σε κρούσεις χωρίς να σπάει και να παρουσιάζει καλή ανθεκτικότητα στην τάση.

4. Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες: Το PETG έχει θερμοκρασιακή αντοχή περίπου από 70°C έως 80°C, που είναι αρκετά υψηλή για πολλές καθημερινές εφαρμογές. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες που προκύπτουν κατά τη διάρκεια της χρήσης ή κατά τη διαδικασία εκτύπωσης 3D.