Materiale til 3D-printing

Kva form materialet skal ha, er i all hovudsak avhengig av teknologien brukt i 3D-skrivaren. Også sjølve materialet har noko å seie: Metall til dømes blir stort sett skrive ut med pulver. I denne artikkelen vil hovudfokuset vere på filament fordi det er denne typen materiale som blir brukt i dei fleste 3D-skrivarane på skular.

Det blir forska mykje på materiale for 3D-printing, og på nettet kan du finne mengder av informasjon om erfaringar med ulike materiale. Det er lurt å lese seg litt opp før du skal printe ut, til dømes sjekke leverandørane sine sider om tips og innstillingar.

PLA er det mest brukte filamentet til FDM-skrivarar. Materialet har den store fordelen at det er biologisk nedbrytbart sjølv om det er ein plasttype. PLA er også lett å 3D-printe, for ein treng ikkje å justere mykje på temperaturar og innstillingar på skrivaren. Det er til dømes lite warping med PLA. PLA blir skrive ut med ein dysetemperatur på mellom 200 og 220 °C. Byggeplata kan vere utan varme eller varmast opp til 60 °C .

PLA er relativt sprøtt og blir deformert ved 60 °C. PLA bør derfor brukast mest på modellar, ikkje på funksjonelle delar som skal bøyast eller vriast, eller som må tole høge temperaturar. Derimot passar det godt til å lage prototypar for å sjekke storleikar og rørsler.

Det finst mange variantar av PLA. Materialet kan komme i ulike fargar eller vere iblanda metallpulver. PLA med metallpulver blir berre brukt for å få delar som skal sjå ut som metalldelar.

ABS er ein type termoplast ein finn i mange ulike produkt, til dømes i LEGO-klossar. Dette er ein relativ sterk plasttype, som også kan maskinerast.

ABS blei tidleg teken i bruk til 3D-printeformål. Ei av dei største utfordringane med utskriving av ABS er warping. Denne plasttypen warpar mykje, og han kan lausne frå byggeplata. Eit anna problem med ABS er avgassing. Det vil vere nødvendig med avsug og ventilasjon under printeprosessen.

ABS blir skriven ut med ein temperatur på 230 °C. Byggeplata må også vere varma opp til mellom 90 og 120 °C. For å hindre warping bør ein bruke noko bindemiddel på byggeplata.

TPE og TPU er filamenttypar som er fleksible. Denne typen materiale kan til dømes vere formålstenleg til printing av mobildeksel, for dekslane skal passe godt på telefonen. Fleksibelt filament kan vere spesielt utfordrande å 3D-printe fordi det er vanskelegare å få materialet til å feste seg til byggeplata. I tillegg er det viktig å finne rett matetempo når filamentet blir dytta inn i og ført gjennom skrivardysa. Ved for høg matetempo vil tråden bøye og krølle seg inni skrivarhovudet. Då vil utskrivinga ikkje fungere.

Det finst også nokre vassløyselege filament, som HIPS og PVA. Dette er filament som ein brukar til å skrive ut støttestrukturar, og som blir brukt i 3D-skrivarar med dobbeldyse. Når ein del er ferdig, kan ein då legge han i vatn og få fjerna støttestrukturen. Dette kan vere særleg nødvendig når ein skal skrive ut delar som treng støttestruktur i innvendige holrom.

Fibrar blanda i plastmassen kan gi høgare stivleik og styrke i den ferdige delen. Ein Markforge Mark Two-skrivar til dømes skriv ut kontinuerlege fibrar av karbon eller glasfiber samtidig med plastfilament. Då får eit eit materiale med styrke tilsvarande aluminium.

Resin er flytande materiale som blir herda ved hjelp av lys, og då som regel ultraviolett lys (UV-lys). Resin består av to komponentar: hovudmaterialet, som ofte er ein plasttype, og eit herdestoff som blir aktivert av lys. Resin må lagrast i lystette behaldarar slik at det ikkje kan herdast mens det står lagra.

Etter utskriving må delen vaskast. For dei fleste resin-typar gjeld at den ferdige delen må reinsast i alkoholbasert væske for å fjerne materiale som ikkje er herda av skrivarlyset, men det finst også resintypar der reinsing kan skje i vatn. Etter reinsing treng delane ytterlegare herding for å oppnå ønskt hardleik. Denne herdinga kan gjerast i UV-lys eller sollys. Mange leverandørar av 3D-skrivarar tilbyr eigne reinse- og herdemaskiner for etterbehandling.

Metall til utskriving kjem som regel som eit pulver beståande av finkorna metallpartiklar. Det er viktig at dette pulveret ikkje er klumpete. Partiklane må også ha rett storleik slik at pulveret flyt jamt gjennom fordelingssystemet og laga med pulver blir jamne og tette.

Det er viktig å bruke verneutstyr når ein jobbar med finkorna metallpulver, for pulverpartiklane er så små at dei kan komme heilt ned i lungene. I tillegg kan metalla i pulveret skade helsa på andre måtar. Til dømes blir det brukt nikkel i nokre typar rustfritt stål, og nikkel irriterer luftvegane, det kan forårsake kontakteksem og gjere oss meir mottakelege for infeksjonar.

Nokre metall, som aluminium og titan, er reaktive. Det betyr at dei lett kan reagere med andre stoff, til dømes oksygen. Reaktive metall er spesielt utsette i pulverform og krev ekstra varsemd under 3D-printing.

Metall er også brukt som filament for FDM-printing. Desse filamenta består av ca 90 % metallpulver og 10 % plastmateriale. Plasten er nødvendig for å halde på pulveret og for å printe delar på byggeplata. Printing av metallfilament slit veldig mykje på dysene og krev dyser av rustfritt stål. Etter printing er det nødvendig med etterarbeid: Plasten som ligg som bindemiddel, må smeltast bort, og deretter må metallpulveret smeltast saman. Dette blir vanlegvis gjort i spesialomnar. Dess betre etterbehandling, dess høgare kvalitet på metalldelane som blir laga med dette filamentet.

Det er viktig å lagre materiale rett. Mange plasttypar blir sprø over tid på grunn av eksponering for luft og lys, og pulver som blir fuktig, vil klumpe seg. Hovudregelen for lagring er å behalde materiala i originalemballasje så lenge som mogleg. Det er også viktig å lære seg korleis materiala bør lagrast, og kor raskt dei bør brukast opp når emballasjen først har vorte opna. Det er til dømes lettare å skrive ut med nyopna PLA enn med PLA som har stått open i ein skrivar i seks månader.

Det blir utvikla stadig nye materiale med spesielle eigenskapar for 3D-utskriving. Her er nokre døme.

Nylon

Nylon er eit sterkt og fleksibelt materiale. Det er sensitivt mot fukt og kan lett trekke til seg fukt.

ASA (akrylnitril-styren-akrylat-plast)

Dette materialet svarer til ABS (akrylnitril-butadien-styren-plast), men det er meir varmebestandig og har større UV-stabilitet.

Konduktive filament

Dette er filament som er elektrisk leiande. Dei kan brukast til å 3D-printe delar som har interne elektriske baner, utan å bruke leidningar.