Panduan Komprehensif Bahan Cetak 3D FDM: PLA, ABS, dan Opsi Berkembang

Pendahuluan

Memilih jenis bahan yang tepat untuk mencetak objek tertentu menjadi semakin sulit, seiring munculnya bahan-bahan baru yang radikal secara teratur di pasar Cetak 3D. Dalam Cetak 3D FDM, PLA dan ABS secara historis adalah dua polimer utama yang digunakan, namun dominasi awalnya sebagian besar kebetulan, jadi seharusnya tidak ada hambatan besar bagi polimer lain untuk memainkan peran kunci di masa depan FDM.

Kami sekarang melihat produk-produk baru menjadi lebih populer, baik polimer murni maupun komposit. Dalam studi ini, kami berfokus pada polimer murni utama yang ada di pasar saat ini: PLA, ABS, PET, Nylon, TPU (Fleksibel) dan PC. Kami merangkum perbedaan kunci antara properti mereka dalam profil singkat sehingga pengguna dapat membuat keputusan cepat tentang polimer terbaik untuk digunakan dalam aplikasi mereka.

Metodologi

Bahan biasanya dinilai berdasarkan 3 kategori: kinerja mekanik, kualitas visual, dan proses. Dalam kasus ini, kami lebih memecah kategori ini untuk memberikan gambaran yang lebih jelas tentang properti polimer. Pemilihan bahan sangat tergantung pada apa yang ingin dicetak pengguna, jadi kami mencantumkan kriteria keputusan kunci yang dibutuhkan untuk memilih bahan (selain biaya dan kecepatan):

• Kemudahan pencetakan: Seberapa mudah mencetak bahan: ketahanan dasar, kecepatan pencetakan maksimum, frekansi cetakan gagal, akurasi aliran, kemudahan memasukkan ke printer dll.
  
• Stres maksimum: Stres maksimum yang dapat ditahan objek sebelum pecah ketika ditarik perlahan.
  
• Elongasi pada patah: Panjang maksimum objek telah diregang sebelum pecah.
  
• Resistensi benturan: Energi yang dibutuhkan untuk memecah objek dengan benturan tiba-tiba.
  
• Ketahanan lapisan (isotropi): Seberapa baik ketahanan antara lapisan bahan. Ini terkait dengan “isotropi” (=keseragaman ke semua arah): semakin baik ketahanan lapisan, semakin isotropik objek akan menjadi.
  
• Resistensi panas: Suhu maksimum yang dapat ditahan objek sebelum melunak dan merusak.
  
  

Kami juga memberikan informasi tambahan yang tidak tertangkap dalam diagram, untuk satu dari dua alasan:

• Mereka tidak “baik” atau “buruk” secara esensial; mereka hanyalah properti yang cocok untuk beberapa aplikasi dan tidak untuk yang lain, seperti kekakalan.
  
• Kami tidak memiliki penilaian kuantitatif yang baik tentang itu, tetapi kami tahu itu adalah faktor penting, seperti kelembaban atau toksisitas.
  

Hasil

Setiap bahan telah diberi peringkat berdasarkan kriteria berikut pada skala 1 (rendah) hingga 5 (tinggi). Ini adalah peringkat relatif untuk proses FDM - mereka akan terlihat cukup berbeda jika teknologi manufaktur lain dipertimbangkan. Menggunakan data dari Optimatter, polimer telah diberi peringkat berdasarkan kriteria yang dipertimbangkan:

Cetak bagian Anda di bahan-bahan ini:

PLA ABS PET Nylon TPU

PLA

PLA adalah polimer yang paling mudah dicetak dan memberikan kualitas visual yang baik. Ini sangat kekakal dan sebenarnya cukup kuat, tetapi sangat rapuh.

ABS

ABS biasanya dipilih daripada PLA ketika diperlukan resistensi suhu yang lebih tinggi dan keawetan yang lebih tinggi.

PET

PET adalah polimer yang sedikit lebih lunak yang seimbang dan memiliki properti tambahan yang menarik dengan beberapa kelemahan utama.

Nylon

Nylon memiliki properti mekanik yang hebat, dan khususnya, resistensi benturan terbaik untuk filament non-fleksibel. Ketahanan lapisan bisa menjadi masalah, namun.

TPU

TPU sebagian besar digunakan untuk aplikasi fleksibel, namun resistensi benturan yang sangat tinggi dapat membuka untuk aplikasi lain.

PC

PC adalah bahan terkuat dari semua, dan dapat menjadi alternatif menarik untuk ABS karena propertinya cukup mirip.

Kesimpulan

Memilih polimer yang tepat sangat penting untuk mendapatkan properti yang tepat untuk bagian yang dicetak 3D, terutama jika bagian tersebut memiliki penggunaan fungsional. Artikel ini akan membantu pengguna menemukan bahan yang tepat tergantung pada properti yang mereka butuhkan. Namun, pemasok bahan juga sering menyediakan campuran atau menambahkan aditif untuk memodifikasi properti polimer murni (mis. menambahkan serat karbon untuk membuat bahan lebih kaku). Kami tidak membahas formulasi yang lebih kompleks ini dalam artikel ini, tetapi Anda dapat menemukan data tentang beberapa produk ini dalam alat optimasi kami di OptiMatter.

Penafian

• Nilai yang diberikan dalam artikel ini adalah untuk polimer rata-rata yang mewakili kimia umum, namun kinerja akan bervariasi tergantung pada produk atau pemasok yang dibeli pengguna.
  
• Semua data yang mendasari nilai kami dalam studi ini diukur oleh 3D Matter, dengan pengecualian Resistensi Panas, untuk yang kami menggunakan suhu kaca yang diberikan oleh beberapa pemasok filament.
  
• Untuk bagian yang disebut “Pertimbangan tambahan”, kami menggunakan kombinasi penilaian pihak ketiga dan observasi kami sendiri.
  
• Jenis Nylon yang dibahas dalam artikel ini adalah Nylon 6, bukan Nylon 11 atau 12.
  
• Kualitas visual diuji tanpa pemrosesan pasca yang signifikan. Ada cara untuk melengkapi cetakan dan meningkatkan kualitas visual polimer tertentu secara signifikan (mis. menggunakan uap aseton pada ABS).
  
• Toksisitas polimer cetak 3D masih tidak dipahami dengan baik dan adalah faktor yang mungkin akan memainkan peran yang lebih besar di masa depan. Kami mengasumsikan komentar kami mengenai toksisitas berdasarkan satu studi oleh Azimi et al. [1]
  
  

[1] Azimi et al, Emissions of Ultrafine Particles and Volatile Organic Compounds from Commercially Available Desktop Three-Dimensional Printers with Multiple Filaments, Environmental Science & Technology, 2016

Terima kasih besar kepada 3D Matter untuk berbagi penelitian bahan ini dengan komunitas kami.