Kaj pravzaprav tiskamo?

Pri uporabi aditivne tehnologije lahko tiskamo z zelo širokim naborom predelanih materialov, ki se jih je do sedaj uporabljalo za izdelavo objektov. Materiale se predela v 3D-tiskalniku prijazno obliko – po navadi v vrvično obliko, ki se jo prodaja navito na kolute. Nekakšen splošen standard, ki se je uveljavil zavoljo dimenzij šob, skozi katere se material topi, so premeri teh vrvic 1,75 in 3 milimetrov, koluti materiala pa so običajno težki 0,75 ali 1 kg. Koliko materiala pa dejansko je to? Zelo težko je dobiti občutek, koliko materiala se porabi, če ne tiskate sami; sama poraba je odvisna od različnih parametrov (npr. zapolnjenost objekta in sten). Z malo amaterskega vidika lahko rečemo, da je kolut materiala dovolj za tisk tisočih smrekic dimenzij 3x4x0,2 cm s 100% deležem polnila. Vsekakor pa to število variira glede na druge parametre.

Materiali, ki jih sicer v predelani obliki imenujemo filamenti, so po navadi mešanica nekega izbranega materiala in polimerov, ki se vežejo v obliko. Tako je pri t.i. kamnu glavna sestavina zmleta kreda, ki jo vežejo polimeri, les pa je mešanica polimerov in recikliranega lesa.

Prav pri kamnu in lesu je pravzaprav najbolj izrazito vidna razlika med filamenti in dejanskim lesom/kamnom. Iz kamna natisnjen objekt je razmeroma krhek, po občutku dejansko kot kreda, vendar pa je vizualno kamen. Pri tisku iz lesa je pristnost možno zaznati že med samim tiskom, saj filament med taljenjem daje vonj po zažiganju lesa, prav tako pa je zelo zanimiv tudi tisk pri različnih temperaturah. Če les tiskamo pri višjih temperaturah, bo imel izdelek temnejšo barvo, če pa pri nižjih, bo svetlejši. Izdelek iz lesa prav tako ni trden do te mere, kot je dejanski les, vendar je po občutku v roki in na izgled varljivo podoben.

Nekaterih materialov pri uporabi aditivne tehnologije ne mešamo s polimeri; pri tisku čokolade se tiska dejansko čokolado, ki se jo skozi poseben vod spušča v šobo; tako se tiska tudi preostalo hrano.

Analiza, ki so jo v okviru skupnosti RepRap izvedli leta 2012 (od takrat se je konstanta najverjetneje obdržala), kaže, da je najpogosteje uporabljen material pri 3D-tisku PLA plastika (graf spodaj), najbrž prav zaradi splošnih značilnosti in omejitve tiskalnikov pri uporabi drugih materialov.

graf-materiali

Grafični prikaz porabe filamentov (vir: http://www.dimensionext.co.uk/)

ABS ali PLA?

Čeprav se PLA kot skoraj najbolj razširjen filament zdi nekaj navadnega in enostavnega, ga njegova ekološka nota zagotovo uvrsti med pomembnejše filamente. PLA plastika je namreč narejena na osnovi obnovljivih virov, kot sta koruzni škrob in sladkorni trs. PLA je razgradljiv, lahko se ga tudi reciklira.

Iz PLA natisnjeni objekti so sicer trdni in uporabni, vendar niso odporni na visoke temperature; če objekt npr. pustite v avtu na vroč poletni dan, se ta utegne rahlo zmehčati, ob dolgotrajni izpostavljenosti soncu pa začne bledeti. PLA ni odporen na močne udarce, je pa nadvse uporaben za praktične in okrasne objekte, prav tako pa je vsesplošno uporaben pri praktično vseh 3D-tiskalnikih, ki uporabljajo tehnologijo ciljnega nalaganja, saj za tiskanje z njim načeloma ni potrebna ogrevana postelja.

Zelo konkretno alternativo PLA predstavlja ABS plastika, ki jo kot material srečujemo vsakodnevno – iz nje so narejene lego kocke, gradbene čelade in podobno. ABS je odporen na udarce, zato je namen, za katerega se natisnjeni objekti uporabljajo, malce drugačen kot pri PLA. ABS ne zbledi, se ne zmehča (tudi tiska se ga pri višji temperaturi), zaradi svoje odpornosti pa je primeren za mehanske objekte. Iz ABS so na primer natisnjeni nekateri sestavni deli 3D-tiskalnikov; zobato kolo, ki bi se v primeru izbire drugega filamenta hitro obrabilo, ima dolgo življenjsko dobo, kot tudi držala za vodila in podobno.

Glavna slabost ABS je njegova sestava. ABS je namreč narejen na osnovi nafte in zato ni ravno okolju prijazen filament. Tudi pri tisku znajo biti težave, če 3D-tiskalnik nima ogrevane postelje – v tem primeru se z ABS ne da tiskati, saj se prva plast ne prime površine, če le-ta ni segreta na 110°C. Vsekakor je pozitivna točka tega materiala to, da se ga da reciklirati, kar morda zmanjša drugače razmeroma močen negativen učinek na okolje.

Potrebno je omeniti še težavno stran vseh filamentov za 3D-tiskanje to, da je kvaliteta nakupljenega filamenta odvisna od natančnosti pri njegovi predelavi; pogosto se dogaja, da filament v celoti ni predelan na enakomeren premer, tako da lahko pride do manjših težav pri ekstrudanju filamenta, a o tem naslednjič.

Ostali materiali

Novi materiali za 3D-tiskanje vznikajo praktično vsak dan, sploh v omenjenih standardnih dimenzijah. Različne predelave polimerov, stekla, najlona, materialov z res posebnimi lastnostmi (npr. NinjaFlex, gumijast material, s katerim lahko tiskate stisljive objekte) so postale glavna stalnica v odprtokodni skupnosti RepRap, saj lahko vsak, ki ima idejo, preprosto razvije material in ga ponudi trgu. Tako je npr. les izumil morda najbolj znan inovator filamentov skupnosti Kai Parthy, ki se je kasneje lotil predelave opečnatega filamenta, keramike in tudi gumijastega filamenta, imenovanega Poro-Lay. Vsi omenjeni filamenti prihajajo v vrvičnih oblikah in so uporabni na tovrstnih 3D-tiskalnikih.

S čim tiskamo mi?

Tiskamo z zgoraj naštetimi filamenti, vendar nam trenutno največ veselja daje 3D-tisk z najlonom in NinjaFlexom.

Najlon je zaradi svoje izjemne trdnosti in odpornosti zelo privlačen filament za tisk mehanskih elementov, poleg tega pa je zanimiv tudi zaradi možnosti predhodnega barvanja filamenta – kolut najlona lahko pobarvate pred tiskom in tako dobite zanimiv objekt prehajajočih odtenkov po vaši izbiri.

NinjaFlex (termoplastičen elastomer) je po drugi strani elastičen filament, s katerim se natisne izjemno gibljive, a hkrati trdne objekte. Njegova raztegljivost omogoča razvoj tiste domiselnosti, ki je s togimi materiali nedosegljiva. Tiska se ga pri nižjih temperaturah (pri višjih se začne packati), natisnjeni izdelki pa očarajo s svojo gumijasto pojavo.