1. Порівняння поширених типів філамента для 3D-друку

Пластик Температура плавлення, °C Міцність Гнучкість Термостійкість, °C Легкість використання
ABS 220 – 250 висока середня 90 – 100 середньо
ABS+ 230 – 260 висока середня 90 – 110 середньо
PLA 180 – 220 середня низька 55 – 60 дуже легко
PLA+ 200 – 230 середня низька 60 – 65 легко
HIPS 230 – 260 висока низька 90 – 100 середньо
ASA 230 – 260 висока середня 100 – 110 середньо
PETG 230 – 250 висока середня 70 – 80 легко
PCTG 230 – 260 висока середня 75 – 85 легко
TPU 210 – 250 середня висока 60 – 80 складно
TPE 220 – 260 низька дуже висока 50 – 70 складно
TPR 230 – 270 середня дуже висока 50 – 70 складно
Nylon 250 – 300 висока середня 100 – 120 складно
Flex 190 – 260 середня висока 80 – 100 складно
BVOH 210 – 220 низька низька 40 – 50 дуже легко
Фото полімери UV-затвердіння висока низька 60 – 80 середньо

Детальніше про всі поширені різновиди пластиков для 3D-друку розповідається нижче.

2. Гід по ключовим типам 3D-пластиків

2.1. ABS/ABS+

Пластик ABS оточує нас повсюдно — з нього виготовляються найрізноманітніші товари: канцелярські речі, чохли для мобільних телефонів, дитячі іграшки, конструкториі багато іншого. У розрізі 3D-друку ABS-філамент теж отримав широке розповсюдження. Матеріал акрилонітрил-бутадієн-стирол характеризується високою міцністю та ударостійкістю, не боїться впливу вологи і відрізняється хорошою довговічністю. Поверхня ABS-пластика виходить глянцевою, він непрозорий і може мати будь-який колір. Температурний діапазон експлуатації виробів з даного пластика становить від -40 °C до +90 °C, а часом навіть більше.

Температура плавлення ABS-пластика знаходиться у межах 220 – 250 °C. А оскільки матеріал схильний деформуватися і давати усадку при остиганні, під час друку бажано використовувати підігріваючу платформу. Для уникнення впливу температурних перепадів з таким пластиком нерідко працюють на принтерах з закритими камерами. З інших нюансів філамента ABS відзначаються чутливість до прямого сонячного світла, а також неприємний та їдкий запах у процесі 3D-друку. Однак останню проблему вирішують належним провітрюванням приміщення. А ось використовувати обдув при друку даним пластиком не рекомендується — пам'ятаємо, що матеріал може деформуватися та розтріскуватися при охолодженні.

ABS-пластик є однією з найбільш універсальних різновидів філамента для 3D-друку.

Деякі недоліки оригінальної технології ABS усунуто в удосконаленій формулі пластика ABS+. Конкретні особливості таких філаментів залежать від виробника — одні склади позиціонуються як більш пружні і менш схильні до деформацій порівняно з звичайним ABS, інші — більш стійкі до впливу прямих сонячних променів. Ці подробиці у кожному випадку варто уточнювати окремо.


2.2. PLA/PLA+

Полілактид PLA належить до розряду «натуральних» матеріалів з екологічно чистої сировини. Даний 3D-пластик виготовляється з кукурудзяного крохмалю або цукрової тростини, є біорозкладним, не виділяє їдких запахів та шкідливих речовин при нагріванні. Для друку PLA-пластиком знадобиться температура екструдера близько 180 – 220 °C, до того ж матеріал практично не прилипне до поверхні друкованого столу. Це як перевага, так і недолік водночас — у процесі друку може знадобитися додавання кайми та клею на поверхню столу або ж потрібно буде використовувати текстуровану пластину PEI.

Філамент PLA підходить для друку декоративних виробів, прототипів та моделей, що не потребують високої міцності або термостійкості. При цьому матеріал досить крихкий — його не рекомендується використовувати для створення деталей, які потенційно піддаватимуться механічним навантаженням. Ще один помітний недолік PLA-пластика — вище згадана біорозкладність, що зменшує довговічність виробів з нього.


Поліпшені модифікації пластику PLA+ містять у своєму складі спеціальні добавки, які надають друкованому матеріалу додаткові властивості: поліпшену міжшарову адгезію, відмінне спікання шарів, високу міцність на розрив та на вигин, знижену механічну крихкість. Конкретна формула добавок може варіюватися залежно від сорту пластику та виробника сировини. У залежності від закладених властивостей, варіюється і температура плавлення пластику PLA+ — зазвичай, вона знаходиться в діапазоні від 200 °C до 230 °C.


2.3. HIPS

Ударостійкий полістирол High Impact Polystyrene може застосовуватися як основний матеріал для 3D-друку, так і в ролі підвісок при створенні складних моделейHIPS-пластик легко розчиняється у лимонеллі. За властивостями філамент являє собою щось середнє між пластиками ABS і PLA. Він поєднує високу міцність та гнучкість, витримує високі ударні навантаження, вільно піддається постобробці.

Температура плавлення матеріалу знаходиться в межах 230 – 260 °C. HIPS-пластик не виявляє токсичних властивостей, вироби з нього не бояться вологи, є надійними і довговічними. При друку HIPS може продукувати токсичні випари.

2.4. ASA

Термопластик Acrylonitrile Styrene Acrylate позиціонується в ролі поліпшеного замінника ABS-філаментів зі стійкістю до атмосферних впливів. Насамперед, ця різновид пластику виявляє відмінну стійкість до ультрафіолетового випромінювання — вироби з філамента ASA можна довго використовувати на відкритому повітрі під палючими сонячними променями. Водночас, матеріал володіє високою ударною в'язкістю, легко витримує механічні впливи, піддається різним способам постобробки.

Готові вироби з пластику ASA не бояться потрапляння прямих сонячних променів.

Пластик плавиться при температурах від 230 °C до 260 °C. За його поліпшені характеристики передбачається відповідна плата — ASA-філамент обходиться на поряд скульніших дорожче традиційного ABS-термопластика.


2.5. TPU/TPE/TPR

Група еластичних термопластиків для 3D-друку гнучких і пружних деталей. Термопластичний поліуретан TPU має температуру екструзії до 250 °C. За тактильними відчуттями готові вироби з даного пластика нагадують взуттєву підошву. Власне, з нього і можуть виготовлятися підошви для взуття, а також чохли для мобільних пристроїв, різні ущільнювачі, прокладки та ін. До того ж термопластик характеризується хімічною стійкістю до бензину, автомасел, спирту та інших розчинників.


Філамент TPE (термопластичний еластомер) поєднує властивості пластику і гуми. Матеріал служить для створення гнучких і пружних деталей, які можуть деформуватися під тиском і повертаються до вихідної форми. Максимальна температура його плавлення досягає 260 °C. TPE-пластик досить складний в обігу та вимагає повільної швидкості друку, а його висока адгезія викликає злипання з соплом.

Нарешті, термопластична гума TPR відрізняється високою стійкістю до зносу та посиленою механічною міцністю в порівнянні з вище згаданими TPU і TPE. Пластик має температуру екструзії від 230 до 270 °C.


2.6. PETG/PCTG

PETG — це поліпшена різновид поліетиленового філамента PET. Символом «G» в його абревіатурі позначаються гліколеві добавки для зниження крихкості та спрощення 3D-друку. Матеріал поєднує міцнісні характеристики ABS-пластику і універсальність застосування PLA-філамента. Температура друку PETG становить 230 – 250 °C.

Філамент PETG придатний для 3D-друку різної харчової тари.

Пластик має хорошу міжшарову адгезію, примітний стійкістю до механічних впливів та хімічних речовин, дає низьку усадку та деформацію. Філамент підходить для виготовлення харчових контейнерів. За ціною PETG часто обходиться дешевше інших термопластиков. Основний недолік матеріалу — його гігроскопічність, тобто здатність вбирати та накопичувати вологу. Тому важливо дотримуватися сухих умов для правильного зберігання даного термопластика.


2.7. Nylon

PA-пластик або нейлон застосовується в сфері 3D-друку відносно нещодавно, через що зустрічається рідше інших філаментів. Nylon використовують для створення деталей, які зазнають постійних механічних навантажень: шестерень, рухомих з'єднань та механізмів. З ключових особливостей пластикових ліцензіяється стійкість до зношування, довговічність та зносостійкість. Також матеріал витримує високі температури експлуатації та має відмінну міцність на розрив.


Каменем спотикання на шляху до широкого використання нейлону є складність у використанні. Термопластик вимагає високих температур плавлення (до 300 °C), виділяє немало шкідливих речовин і схильний поглинати вологу з повітря. Для роботи з нейлоном необіхідний відповідний досвід і закрита камера друку, однак отримані результати перевершують очікування завдяки механічній міцності і довговічності готових виробів.


2.8. Flex

Flex в перекладі з англійської означає «гнучкий». Відповідно, цей пластик і служить для друку гнучких або еластичних виробів. За властивостями він максимально близький до жорсткого силіконуFlex-філамент не боїться ударів і впливу агресивних рідин (по типу масел і бензину), проявляє зносостійкість та довговічність.

Flex — значить гнучкий. З такого термопластика прийнято виготовляти еластичні деталі.

Готові вироби з Flex-пластика витримують робочу температуру приблизно до 100 °C. Сам же філамент має температуру екструзії 190 – 260 °C — в залежності від конкретного сорту. Пластик застосовується для виготовлення різних ущільнювачів, прокладок, демпферів, ремінців, антискользящих накладок та елементів.

2.9. BVOH

Одна з популярних різновидів допоміжного пластику для 3D-друку. BVOH — абревіатура від Butenediol Vinyl Alcohol Copolymer (сополімер бутендіола та полівінілового спирту). Філамент легко розчиняється в простої теплої води, а використовувати його планується в якості підтримок при створенні складних багатокомпонентних моделей. Опорні елементи з BVOH-пластику допомагають зберегти геометрію «роздруковуваної» конструкції без пошкодження основної структури виробу.


Матеріал поєднується з популярними термопластиками ABS, PLA, PETG і Nylon. Оптимальною температурою екструзії для даного філамента є діапазон від 210 до 220 °C.

2.10. Фотополімери

Полімерні матеріали в рідкій формі, що твердіють під впливом ультрафіолету. Ключова особливість фотополімерів — вони не вимагають нагріву для використання. Проте й застосовуються дані філаменти в специфічних різновидах 3D-принтерів з друком за технологіями SLA, DLP, MJM. Існує велике розмаїття таких матеріалів, що розрізняються за характеристиками в'язкості, швидкості застигнення, чутливості до світла та практичним особливостям (затверділа смола може мати властивості різних матеріалів).

Фотополімери для 3D-друку твердіють під впливом ультрафіолету.

Фотополімери дозволяють досягти високої швидкості друку, проте обходяться вони значно дорожче традиційних термопластиков.

3. Відповіді на часто задавані питання

3.1. Який пластик найкраще підходить для новачків?

Найбільш зручним і передбачуваним філаментом для засвоєння азів 3D-друку слугуватиме пластик типу PLA. Також досить прості у використанні термопластики PETG, що забезпечують виготовлення більше міцних виробів.

3.2. Який пластик використовувати для гнучких деталей?

Для створення гнучких деталей підійдуть філаменти групи TPU, TPE і TPR — фактично вони володіють властивостями пластику та гуми. Сюди ж належать термопластики типу Flex, які а пріорі заточені на виготовлення еластичних деталей.

3.3. Як зберігати 3D-пластик?

Різні пластики вимагають різних умов зберігання. Якщо ж говорити узагальнено, найкраще для зберігання підходять пластикові або скляні контейнери з герметично закриваючою кришкою. Розміщувати їх передбачається при кімнатній температурі поза зоною доступу прямих сонячних променів, щоб запобігти руйнуванню структури пластику та вигорянню кольору. Гігроскопічні філаменти (PETG, Nylon) необхідно захищати від вологи — їх бажано упаковати у вакуумні пакети або використовувати для відводу зайвої вологи гелій-силікагелій. І, звичайно, тримайте термопластик у чистоті.

3.4. Можна комбінувати різні пластики в одному виробі?

Комбінування термопластиков — поширена практика в області 3D-друку. Яскравим прикладом є використання допоміжного водорозчинного філамента типу BVOH, який а пріорі розрахований на створення тимчасових підтримок для компонентів основної конструкції виробу. Поєднуватися можуть й інші типи пластиков для створення різних фактур об'єкта (наприклад, комбінація прозорих і непрозорих філаментів, жорстких і гнучких елементів).

Водорозчинний BVOH-філамент часто використовується у 3D-друку для створення тимчасових підтримок.

Зазначимо, що термопластики різняться за температурою плавлення і швидкістю подачі з сопла — це вимагає відповідного налаштування обладнання для друку. Також різні матеріали можуть погано триматися один з одним. Так, умовний PLA-філаменти погано тримаються разом із пластиками ABS або Nylon.

Корисно знати. Термопластики одного й того ж виробника з різних партій або різних кольорів можуть друкуватися по-різному, що вимагає додаткових налаштувань обладнання. А серед продукції від виробників другого-третього ешелону часто зустрічається різна товщина нитки в одні катушці філамента.

3.5. Який пластик витримує високі температури?

За температурою плавлення найбільш розігріву вимагають Nylon — приблизно до 300 °C. Він же володіє високою термостійкістю — готові вироби з даного пластику розраховані на експлуатацію за температур до 120 °C. Температури до 100° спокійно витримує філамент Flex, а до 110 °C — пластик ASA.

3.6. Чому пластик тріщить або деформується при друку?

Причини цього можуть бути різними. Найбільш поширена із такових — велика різниця температур між шарами екструдованого пластику, що формує напруження в моделі. Проблема частково вирішується використанням підігріваного столу. Тріщини також виникають через недостатню температуру екструдера і надмірного охолоджування виробу.

До деформацій призводять занадто низька або надто висока швидкість подачі філамента, нестабільність подачі матеріалу через нерівномірний діаметр нитки, високий вміст вологи в 3D-пластику.

3.7. Можна друкувати пластиковими відходами?

Цілком допустимо, але з певними застереженнями. Справа в тому, що 3D-пластики схильні до термічної деградації — нагрівання потенційно погіршує їх властивості. Фізична деградація поглиблюється при повторних циклах нагріву та загартування філамента. Для пом'якшення проблеми у формулу перероблених ниток для 3D-принтерів додається певний відсоток первинного пластику. Тим самим вдається досягти властивостей, порівнянних з новим матеріалом.

3D-пластик із вторсировини — поширене явище в галузі тривимірного друку.

На ринку присутні 3D-пластики з вторсировини від виробників Reflow, ReFuel та Filamentive. Проте, філамент можна переробляти самостійно — для цього потрібно запастися системами подрібнення пластику і екструдера нитки. Якість 3D-друку з вторсировини багато в чому залежить від налаштувань, умов друку та обладнання, на якому був виготовлений пластик.

3.8. Який пластик підходить для друку шестерень або механічних деталей?

Для цих цілей найкраще підходять різновиди термопластика Nylon і PETG / PCTG. Проте, дві останні варіанти підійдуть для виготовлення шестерень або механічних деталей, які відчувають відносно невеликі навантаження.

3.9. Як дізнатися, яка температура потрібна для мого пластику?

Оптимальна температура плавлення зазвичай вказується на упаковці з філаментом. А загалом температурні рамки екструзії для популярних різновидів 3D-пластику наочно представлені у таблиці вище (на самому початку статті).

3.10. Чому мої вироби виглядають неакуратно (провисання, нитки, шорсткості)?

Провисання ниток обумовлюються дуже гарячою температурою екструдера, надто високою швидкістю друку та невикористанням підтримок.

Нитками філамент тягнеться теж з-за високої температури сопла або ж внаслідок повільної швидкості друку.

Шорсткості та нерівності поверхонь виникають через погане спікання шарів і неправильні налаштування подачі друкованого матеріалу.