Guide til 4 almindelige filamenttyper, så du kan fodre din printer korrekt

Der findes tilsyneladende utallige typer og variationer af FDM-3D-printmaterialer i dag sammenlignet med for blot få år siden, hvor ABS stort set var den eneste mulighed. En enkelt vejledning til dem alle ville være ekstremt omfattende – ikke kun at læse, men også at samle og skrive. 

I stedet vil vi fokusere på de 4 mest almindelige materialer, der bruges i dag: PLA, ABS, PETG og TPU. 

Denne vejledning har til formål at give dig, 3D-printentusiasten, en bedre forståelse af disse materialer: deres sammensætning og egenskaber samt almindelige printindstillinger og anvendelser. 

Denne vejledning giver et overblik over materialet, dets anvendelser både inden for og uden for 3D-print, materialets fysiske egenskaber, foreslåede printindstillinger og endelig fordele og ulemper ved hvert materiale. 

Det endelige resultat er, at du kan opnå den bedst mulige 3D-printoplevelse ved at fjerne gætteriet om, hvilke materialer du skal bruge, hvordan du skal printe med dem, og hvornår du skal bruge dem. 

Ansvarsfraskrivelser

Dette er på ingen måde en omfattende vejledning, heller ikke for disse 4 materialetyper. Da der ikke findes branchestandarder for sammensætningen eller tilsætningsstofferne i et givet materiale, er variationer i deres egenskaber (selv fra samme producent) almindelige. Derfor er materialeegenskaber og printindstillinger generaliserede – dine erfaringer vil variere.

Og en sidste bemærkning, før vi begynder, om »fødevaresikre« materialer. Det er denne forfatters personlige vurdering (ud fra et meget forsigtigt princip), at INGEN FDM-3D-printmaterialer bør betragtes som »fødevaresikre«. 

Selvom de grundlæggende kemiske bestanddele i nogle FDM-materialer kan være »FDA-godkendte«, findes der ingen offentlige sikkerhedsregler for disse materialer og deres tilsætningsstoffer eller for det 3D-printudstyr, de føres igennem, som sikrer, at der anvendes fødevaresikre ingredienser eller fødevaresikkert udstyr.  

På grund af egenskaberne ved FDM-3D-print er der mange mellemrum, sprækker og huller i 3D-print. Det medfører, at madpartikler og rester bliver fanget i disse genstande, som er meget vanskelige, hvis ikke umulige, at rengøre ordentligt. Med tiden kan der opstå bakterie-, virus- og skimmelvækst. Alt dette kan føre til en hurtig tur på toilettet (i bedste fald) eller på hospitalet (i værste fald). 

Nu hvor det er overstået, kan vi begynde. 

Indledning til JGMAKER-filament: https://www.jgmaker3d.com/collections/filament 

PLA – Polymælkesyre 

Oversigt

PLA er i øjeblikket det mest populære 3D-printfilament på markedet. Det skyldes i høj grad de lave produktionsomkostninger, da det primært fremstilles af organiske ressourcer som majs og sukkerrør. Det findes i det bredeste udvalg af farver og tilsætningsstoffer sammenlignet med alle andre typer FDM-filament. Det er også et af de letteste filamenter at arbejde med og giver fremragende resultater ved en lang række relativt lave temperaturer, ofte uden behov for en opvarmet byggeplade eller et kabinet.

JGMaker PLA tilgængelig: 

https://www.jgmaker3d.com/collections/filament/products/3d-printer-pla-filament

Anvendelser uden for 3D-printning

PLA har kun begrænset anvendelse uden for 3D-printning. Det kan nedbrydes til mælkesyre og bruges i medicinske implantater, der opløses over tid. Det kan også bruges som engangsemballage. 

Anvendelser inden for 3D-printning

PLA er fremragende til modelbygning og mekaniske dele med lav belastning. Dets lave glasovergangstemperatur og dårlige vejrbestandighed samt sprødhed forhindrer, at det bruges meget i varme, fugtige eller stærkt belastede miljøer. Det bruges dog i høj grad til skulpturer ved »Lost PLA Casting«, hvor en form af 3D-printet støbes, hvorefter PLA'en smeltes væk – omtrent som ved »Lost Wax Casting«. 

Egenskaber

Printbarhed: Nem

Styrke: Middel

Densitet: 1,24 g/cm³

Fleksibilitet: Lav

Sprødhed: Høj

Holdbarhed: Middel

Slidstyrke: Lav – afhængigt af tilsætningsstoffer

Deformeringer: Minimal – kan løfte sig fra byggeplatformen og krølle ved udhæng
Krympning: 0,2-0,25 %

Tråddannelse: Lav – afhængigt af tilsætningsstoffer og køling

Glasovergangstemperatur: 55-60 °C

Vejrbestandighed: Dårlig. Følsom over for UV-stråling, varme og fugt.

Dampe: Minimale – afhænger af tilsætningsstofferne.

Opløsningsmidler: ethylacetat, propylencarbonat

Biologisk nedbrydeligt: Ja, under optimale forhold

Hygroskopisk: Moderat

Fødevaresikker: Generelt nej 

Udskriftsindstillinger

Dysetemperatur: 180-230 °C

Byggeplatformstemperatur: Fra – 50 °C

Køleblæser: 50-100 %

Kabinet: Intet

Byggeoverflade: Blå tape, PEI, glas, limstift osv.

Printhastighed: 30-90 mm/s anbefalet

Direct drive-ekstruder: Ja

Bowden-ekstruder: Ja 

Variationer

PLA fås med mange andre tilsætningsstoffer end blot farver. Eksempler omfatter selvlysende, træ, metal og kulstof. Andre tilsætningsstoffer kan øge PLA's styrke, fleksibilitet og holdbarhed. Alle disse variationer kan påvirke print- og byggeplatformstemperatur, hastighed, dampe, hygroskopicitet og biologisk nedbrydelighed m.m. 

Opbevaring

Det har lang holdbarhed ved korrekt opbevaring, og selv om det kun er moderat hygroskopisk, anbefales det at opbevare det et køligt, tørt sted væk fra direkte sollys. 

Fordele

PLA er et af de letteste og billigste 3D-printfilamenter på markedet i dag. Det brede udvalg af farver og tilsætningsstoffer samt den nemme printning gør det ekstremt alsidigt og behageligt at arbejde med. 

Ulemper

På grund af sin sprødhed, lave glasovergangstemperatur og dårlige vejrbestandighed betragtes PLA ikke som et godt valg til udendørs, fugtige eller belastede anvendelser.

 

 ABS – akrylonitril-butadien-styren 

Oversigt

ABS var et af de første materialer, der blev brugt til industriel og personlig 3D-printning, hvilket gjorde det til datidens mest populære plast. Med introduktionen af flere materialer er det dog blevet mindre populært. ABS fremstilles af akrylonitril, butadien og styren (også kaldet ABS), som alle er kulbrinter fremstillet af fossile brændstoffer. På grund af dets store tendens til deformering, krav om opvarmet byggeplatform og kammer, gennemtrængende lugt og betydelige krympning er det et moderat vanskeligt 3D-printmateriale at arbejde med.  

Anvendelser uden for 3D-printning

ABS bruges bredt i industrien som en meget almindelig sprøjtestøbt plast. Dets høje glasovergangstemperatur, vejrbestandighed, holdbarhed og moderate fleksibilitet giver det et meget bredt anvendelsesområde, fra bildele og køkkenapparater til LEGO samt medicinsk udstyr.  

Anvendelser inden for 3D-printning

ABS er fremragende til modeller, reservedele og udendørs anvendelser med sin UV- og vejrbestandighed samt styrke og holdbarhed over gennemsnittet og moderate fleksibilitet. Det egner sig godt til slibning, limning og maling, hvilket forlænger dets anvendelsesmuligheder og nytte. 

Egenskaber

Printbarhed: Middel

Styrke: Middel

Densitet: 1,01 g/cm³

Fleksibilitet: Middel

Skørhed: Lav

Holdbarhed: Høj

Slidstyrke: Lav – afhængigt af tilsætningsstoffer

Deformering: Moderat – nem at trække op fra byggepladen, krølle og delaminere mellem lag under printning
Krympning: 0,8 % - 8 %

Tråddannelse: Lav – afhængigt af tilsætningsstoffer og køling

Glasovergangstemperatur: ~105 °C

Vejrbestandighed: Moderat – modstandsdygtig over for UV, varme og fugt

Dampe: Moderat – stærke, muligvis skadelige dampe

Opløsningsmidler: estere, ketoner (acetone), kloroform og ethylendichlorid

Biologisk nedbrydelig: Nej

Hygroskopisk: Moderat

Fødevaresikker: Nej 

Udskriftsindstillinger

Dysetemperatur: 210-250 °C

Byggepladetemperatur: 50-100 °C

Køleblæser: 0 %

Lukket kabinet: Anbefales – for at regulere temperaturen og forhindre deformering

Byggeoverflade: Kapton-tape, ABS-opløsning

Printningshastighed: 40–60 mm/s anbefales

Direct drive-ekstruder: Ja

Bowden-ekstruder: Ja 

Variationer

ABS kan fås med mange forskellige tilsætningsstoffer ud over simple farver. Eksempler omfatter farveskiftende, fluorescerende, fosforescerende, polycarbonat m.m. Andre tilsætningsstoffer kan øge ABS' styrke, fleksibilitet og holdbarhed. Alle disse variationer kan påvirke print- og byggepladetemperatur, hastighed, dampe, hygroskopiske og biologisk nedbrydelige egenskaber osv. 

Opbevaring

Det har lang holdbarhed ved korrekt opbevaring, og selvom det er moderat hygroskopisk, anbefales det at opbevare det køligt og tørt, beskyttet mod direkte sollys. 

Fordele

ABS er et af de mest holdbare materialer, der fås til 3D-print, hvilket giver det en lang række anvendelsesmuligheder, fra modeller til funktionelle dele både indendørs og udendørs. 

Ulemper

Med moderat deformering, krympning samt behov for en opvarmet byggeplade og et anbefalet lukket kabinet er ABS et vanskeligere materiale at printe med. Kombineret med den stærke, muligvis sundhedsskadelige lugt er det måske ikke det bedste valg afhængigt af dine behov.

 PETG – Polyethylentereftalatglykol 

Oversigt

PETG er PET tilsat glykol. Det betragtes ofte som et bedre alternativ til ABS, da det er nemmere at printe med og udvikler færre dampe. Ligesom ABS er det mere holdbart og fleksibelt end PLA, men kræver ikke et lukket kabinet til temperaturstyring og deformeres ikke lige så meget som ABS. Det kræver dog stadig en opvarmet byggeplade for god vedhæftning, normalt blot ikke så varm som ved ABS. 

Anvendelser uden for 3D-printning

PET (uden glykol) er den plasttype, der oftest anvendes på arbejdspladser, og bruges i vid udstrækning til fremstilling af vandflasker, fibre i tøj og fødevarebeholdere, mens PETG (med glykol) ikke er særlig udbredt uden for 3D-print, da glykol specifikt blev tilsat for at gøre materialet klarere, mindre sprødt og nemmere at printe med. 

Anvendelser inden for 3D-printning

PETG er fremragende til modeller, reservedele og visse udendørs anvendelser, selvom det ikke betragtes som UV-bestandigt. Det er dog mere vejrbestandigt end PLA og har en styrke og holdbarhed over gennemsnittet samt moderat fleksibilitet. 

Egenskaber

Printbarhed: Nem

Styrke: Middel

Densitet: 1,23 g/cm³

Fleksibilitet: Middel

Skørhed: Lav

Holdbarhed: Høj

Slidstyrke: Lav – afhængigt af tilsætningsstoffer

Deformationer: Lav – minimal vridning og krølning under printning
Krympning: ~0,8 %

Tråddannelse: Moderat

Glasovergangstemperatur: ~80 °C

Vejrbestandighed: Moderat – modstandsdygtig over for varme og fugt

Dampe: Minimale – afhænger af tilsætningsstoffer

Opløsningsmidler: Dichlormethan, toluen, cyclohexanon og methyl ethyl keton

Biologisk nedbrydelig: Nej

Hygroskopisk: Høj

Fødevaresikker: Generelt nej 

Udskriftsindstillinger

Dyssetemperatur: 220–250 °C

Bedtemperatur: 50–75 °C

Køleblæser: 0 %–30 %

Kabinet: Nej

Printoverflade: Limstift på glas, malertape

Printningshastighed: 40–60 mm/s anbefales

Direct drive-ekstruder: Ja

Bowden-ekstruder: Ja 

Variationer

PETT (polyethylenco-trimethylenterephthalat) er en almindelig variant af PETG. Det er en smule mere stift end PETG og næsten gennemsigtigt. 

Opbevaring

Det har lang holdbarhed, når det opbevares korrekt, men er meget hygroskopisk. Det anbefales at opbevare det et køligt, tørt sted i en lufttæt beholder med tørremiddel og væk fra direkte sollys. 

Fordele

PETG er kendt for sin blanke, glatte overflade og gode vedhæftning til printpladen. Det er for det meste lugtfrit under printning, afhængigt af tilsætningsstofferne. Den lave krympningsgrad gør det til et af de bedre materialer til funktionelle print med snævre tolerancer. 

Ulemper

Dårlig brodannelse er et almindeligt problem med PETG, så der er behov for mere support end ved andre typer FDM-filament. Tråddannelse er et andet almindeligt problem. Dette kan håndteres med korrekte justeringer af retraktion, køleblæser og aftørring af dysen før bevægelse.

TPU – termoplastisk polyurethan 

Oversigt

TPU er den mest almindelige type fleksibelt FDM-printmateriale. Selvom det kan modstå fysisk belastning, som PLA, ABS og PETG ville give efter under, er det også blødt og fleksibelt og har egenskaber, som disse andre materialer ikke har. Afhængigt af tilsætningsstofferne kan TPU være ekstremt fleksibelt (og sværere at printe med) eller mere stift (og lettere at printe med), samtidig med at det bevarer sin holdbarhed. 

Anvendelser uden for 3D-printning

TPU og TPE'er (termoplastiske elastomerer) anvendes bredt i industrien til bildele, apparater og medicinske produkter. Deres høje holdbarhed, fleksibilitet og vejrbestandighed giver dem et meget bredt anvendelsesområde. 

Anvendelser inden for 3D-printning

TPU er fremragende til printede dele, der udsættes for hård belastning: slid, bøjning/udstrækning, vejrbestandighed osv. Det kan omfatte dronedele, telefoncovers, legetøjsdele (f.eks. hjul) og bærbare produkter som armbånd og endda sko. 

Egenskaber

Printbarhed: Vanskelig

Styrke: Høj

Massefylde: ~1,2 g/cm³

Fleksibilitet: Høj

Skørhed: Lav

Holdbarhed: Høj

Slibeevne: Lav

Deformationer: Lav – minimal vridning og krølning under printning
Krympning: ~0,6–1,0 %

Tråddannelse: Moderat

Glasovergangstemperatur: ~-53 – -27 °C (fordi det er fleksibelt!)

Vejrbestandighed: Høj – meget modstandsdygtig over for varme og fugt

Dampe: Lave – afhænger af tilsætningsstoffer

Opløsningsmidler: dimethylformamid, dimethylsulfoxid, N-methylpyrrolidin og tetrahydrofuran

Biologisk nedbrydelig: Nej

Hygroskopisk: Lav

Fødevaresikker: Nej  

Udskriftsindstillinger

Dyssetemperatur: 210–230 °C

Bedtemperatur: Fra – 60 °C (ofte ikke nødvendig – afhænger af overfladen)

Køleblæser: 0–50 %

Kabinet: Nej

Byggeoverflade: PEI, malertape

Udskrivningshastighed: 20–40 mm/s anbefales

Direct drive-ekstruder: Ja

Bowden-ekstruder: Anbefales ikke 

Variationer

TPC (termoplastisk copolyester) har højere kemikalie- og UV-bestandighed samt varmebestandighed op til 150 °C. 

Opbevaring

Det har lang holdbarhed ved korrekt opbevaring og er ikke nævneværdigt hygroskopisk. Det anbefales at opbevare det køligt og tørt i en lufttæt beholder og væk fra direkte sollys. 

Fordele

TPU har fremragende slagfasthed, er meget holdbart, blødt og fleksibelt. Disse egenskaber gør det velegnet til anvendelser, der kræver meget belastning og fleksibilitet, hvor andre FDM-materialer ville svigte. 

Ulemper

TPU er et af de vanskeligste materialer at udskrive med på grund af dets fleksibilitet. Uden en meget godt begrænset filamentbane fra ekstruderens tandhjul til dysen vil det meget ofte slippe ud af banen og sætte sig fast. Derfor anbefales ekstrudere af Bowden-typen ikke, mens direct drive-ekstrudere med to tandhjul anbefales. Udskrivningshastigheden bør også sænkes, da det er meget vanskeligt at udskrive ved de normale hastigheder, der bruges til mere stive filamenter.

Konklusion

Som vi nævnte i begyndelsen, var dette blot en generel vejledning til de 4 mest almindelige FDM-3D-printf materialer, der bruges i dag. Hvert materiale har utallige variationer baseret på farve, tilsætningsstoffer, udskrifts- og materialeegenskaber samt anvendelser, som det ville være overvældende at forsøge at dække, for ikke at tale om at læse.

Egenskaberne og udskriftsindstillingerne bør bruges som en vejledende start for din printer og dit filament. Alle printere er forskellige, og hver filamentspole kan være forskellig – selv fra den samme producent. Derfor anbefales det kraftigt, at du laver nogle små testudskrifter med hver spole for temperatur, køling, hastighed og retraktion for at sikre, at du får den bedst mulige udskrift hver gang. 

Og endelig er her en overskuelig tabel over alle egenskaber og udskriftsindstillinger for de filamenttyper, der er dækket i dette indlæg. 

God fornøjelse. 

Egenskab	PLA	ABS	PETG	TPU
Udskrivningsvenlighed	Nem	Mellem	Nem	Vanskelig
Styrke	Mellem	Mellem	Mellem	Høj
Massefylde	1.24 g/cm3	1.01 g/cm3	1.24 g/cm3	1.2 g/cm3
Fleksibilitet	Lav	Mellem	Mellem	Høj
Skørhed	Høj	Lav	Lav	Lav
Holdbarhed	Mellem	Høj	Høj	Høj
Slibeevne	Lav	Lav	Lav	Lav
Deformationer	Minimal	Moderat	Lav	Lav
Svind	0.2 - 0.25%	08. - 8%	0.8%	0.6 – 1.0%
Tråddannelse	Lav	Lav	Moderat	Moderat
Glasovergangstemperatur	55-60c	105 °C	80 °C	< 27 °C (den er fleksibel!)
Vejrbestandighed	Dårlig	Moderat	Moderat	Høj
Dampe	Minimal	Moderat	Minimal	Lav
Opløsningsmidler	ethylacetat, propylencarbonat	estre, ketoner (acetone), chloroform og ethylendichlorid	Dichlormethan, toluen, cyclohexanon og methylætylketon	dimethylformamid, dimethylsulfoxid, N-methylpyrrolidon og tetrahydrofuran
Biologisk nedbrydelig	Ja	Nej	Nej	Nej
Hygroskopisk	Moderat	Moderat	Høj	Lav
Fødevaresikker	Nej	Nej	Nej	Nej

  

Udskriftsindstillinger	PLA	ABS	PETG	TPU
Dysetemperatur	180 - 230c	210 - 250c	220 - 250c	210 - 230c
Sengtemperatur	0 - 50c	50 - 100c	50 - 75c	Fra – 60 °C
Køleblæser	50 - 100%	0%	0 – 30%	0 – 50%
Kabinet	Ingen	Anbefales	Ingen	Ingen
Byggeoverflade	Blåt tape, PEI, glas, limstift osv.	Kapton-tape, ABS-opløsning	Limstift på glas, malertape	PEI, malertape
Udskrivningshastighed	30–90 mm/s	40–60 mm/s	40–60 mm/s	20–40 mm/s
Direct drive-ekstruder	Ja	Ja	Ja	Ja
Bowden-ekstruder	Ja	Ja	Ja	Anbefales ikke