A leggyakrabban megvitatott témák a nyomtatott modellek minőségével, anyagköltségével és az egyes technológiák nyomtatási idejével kapcsolatosak.
Az is előfordulhat, hogy olyan tárgyat kell nyomtatnunk, amelyhez bizonyos speciális szerkezeti tulajdonságokra van szükség, például szakítószilárdságra és ütésállóságra, és ki kell derítenünk, hogy a műgyantával nyomtatott alkatrészek erősebbek vagy gyengébbek-e, mint a filamenttel nyomtatottak.
Ha a szilárdságról van szó, az FDM nyomtatott alkatrészek általában erősebbek, mint a gyantával nyomtatott tárgyak. Ez mind az ütésállóság, mind a szakítószilárdság tekintetében igaz. Szinte az összes népszerű filament, mint például az ABS, a PLA, a PETG, felülmúlja a hagyományos műgyantával készült nyomatokat.
A szakítószilárdság azt a feszültséget méri, amelyet egy adott anyag a töréspontjáig nyújtva elvisel. Az anyag szakítószilárdságát a szakadási ponton mérik, és az azonos alkatrész előállításához használt különböző anyagok között változik.
Ez egy meglehetősen gyakori vizsgálat, amelyet a legtöbb iparágban végeznek; ahhoz azonban, hogy viszonylag pontos eredményeket kapjunk, a tényleges gyártási folyamatot is figyelembe kell venni és változóként kell figyelembe venni.
A 3D gyantanyomatok nem annyira ütésállóak, emellett kérdéses lehat az UV-fénynek időszakosan kitett gyantatermékek folyamatos kikeményedése, míg a skála másik oldalán a PLA egy viszonylag olcsó, alacsony hőmérsékletnek ellenálló anyag.
Ezek a feltételezések nem is állhatnának messzebb az igazságtól, és az igazságot a tisztességes és pontos tesztelés mutatja meg. Íme egy alapvető áttekintés a különböző FDM-filament típusokon végzett szakítószilárdsági mérésekből amelyek megfelelnek az ISO 527 szabványoknak. Egy kampót készítettek különböző anyagokból és tették próbára.
ISO 527: Ezek az irányelvek határozzák meg a hőre lágyuló műanyagok szakítószilárdsági tulajdonságainak meghatározott körülmények közötti vonatkozó általános feltételeket.
A nyomtatóágyat 60 °C-ra állították be, és a kampót burkolat nélkül nyomtatták, hogy a hőt mérsékelten tartsák. A PLA horognak sikerült megtartania 129.274 kg súlyt, ami 64,4 MPa szakítószilárdságot jelent, de mint mindig, itt is van egy bökkenő. A PLA idővel veszít szakítószilárdságából, ezért csak a rendeltetésének megfelelő célra szabad használni és nem olyan célokra, amelyek nagy szakítószilárdságot igényelnek.
A PETG 50,0 MPa értéket mért, ami meglepő, mivel azt várnánk, hogy erősebb, mint a PLA. Egy másik fél által végzett tesztben a PLA a PETG-vel került szembe, de mindkettőből két tesztstruktúrát nyomtattak, hogy meghatározzák a rétegirány hatását. A két mintát függőlegesen és vízszintesen nyomtatták.
Az elvégzett teszt egy hajlítási teszt volt, hogy meghatározzák azt a pontot, ahol a minta elpattan. Először a függőlegesen nyomtatott mintákat vizsgálták, és ezzel a rétegtapadást is tesztelték. A PLA minta valamivel kevesebb mint 8 kg-ot bírt ki, míg a PETG 5,9 kg-ot. A második minta az anyagszilárdságot tesztelte, és a PLA 16,6 kg-ot mért, míg a PETG minta nem bukott meg, mivel egyáltalán nem tört el, hanem csak meghajlott.
Lényegében a PETG rugalmasabb, és bizonyos erők hatására nem törik el, mint a PLA, de ami a szakítószilárdságot illeti, a PLA az erősebb.
Az ISO 527-es teszttel az ABS 38,6 MPa értéket kapott, ami lényegesen gyengébb, mint a PLA és a PETG. A horogvizsgálat során az ABS rosszul teljesített, és azonnal eltört ugyanannál a 129 kg-os terhelésnél.
Bár az ABS-t valódi mérnöki anyagnak tekintik, amelyet a mindennapi alkalmazásokban használnak, ezek az alkalmazások nem igényelnek hatalmas szakítószilárdságot.
A gyantát általában úgy ismerik, mint egy nagyon gyenge anyagot, ha a szakítószilárdságról van szó, és az eredmények valahogy összhangban vannak ezzel a felfogással mivel a normál gyanta mindössze 23,4 MPa-t mért, ami jóval az összes mért eredmény alatt helyezkedik el.
A normál gyanta gyenge eredményei ellenére meg kell említeni, hogy fejlődések sokasága történt az SLA nyomtatásban, és a szakítószilárdság határozottan az egyik olyan dimenzió, amely nagy figyelmet kapott.
Ez is azt mutatja, hogy a gyártók nagy erőfeszítéseket tesznek annak érdekében, hogy megfeleljenek azoknak a követelményeknek, amelyeket a 3D nyomtatási ipar egyre nagyobb mértékben követel meg.
Az ütésállóság (Joule/Méter-ben mérve) abban különbözik a szakítószilárdságtól, hogy egy szabványos modell mekkora ütést bír el, és mennyi ütési energiát nyel el az adott erőből. A vizsgálat elvégzésére használt módszer az IZOD ütésszilárdsági vizsgálat. A vizsgálatokat három különböző orientációval végezték, sík, függőleges és vízszintes orientációjú próbatestekkel.
PLA
PETG
ABS
Műgyanta
Amint az eredményekből látható, a szálak típusai és a vizsgálati minta tájolása között vegyes számok vannak. A függőleges teszt során a PLA érte el a legmagasabb pontszámot 77,42 j/m értékkel, a PETG pedig a legalacsonyabbat 35,45 j/m értékkel.
A gyanta ütőszilárdságát a végzett IZOD ütőszilárdsági teszttel hasonlították össze. Mivel izotróp anyagról van szó, a gyanta tesztmintákhoz csak egy-egy mintára volt szükség.
Az erős FDM modell egy fontos nyomtatási szempont lehet a használatától függően. A nyomatok erősségének növelésére többféle módszer is létezik, például egyenes vonalú kitöltés használata (sűrűség értékének 50% felé állított értéke), az extrudálás szélességének növelése, a peremek számának növelése (rétegvastagság növelése) és vékonyabb rétegek használata (rétegvastagság alacsonyabb értékre állítása). Ezeket a mutatókat, amelyek segítenek növelni az FDM-nyomatok szilárdságát.
Amennyiben erős, mechanikai tulajdonságoknak ellenálló nyomatot szeretnél elérni, úgy a filament szálak választása a legmegfelelőbb opció.
Azonban, ha részletgazdag, esztétikai célokra szánt modellt választasz, úgy javasolt a műgyanta használata.
A fentiekben említettek alapján pedig el tudod dönteni, hogy a választott anyag erőssége, tartóssága megfelel e a céljaidhoz.
3D nyomtatáshoz látogass el a bérnyomtatás vagy a prototípusgyártás oldalra.