מדריך לשימוש בחומרי הגלם PLA, PETG, ABS ועוד בהדפסות תלת מימד

מדריך להדפסת תלת מימד לכל חומרי הגלם.

PLA הוא החומר הנפוץ ביותר אך יש מגוון רחב של חומרי גלם להדפסת תלת-מימד עד כדי כך שלפעמים קשה להגיע להחלטה הנכונה ביותר עבור הפרויקט שלכם. המאמר המקיף שיסייע לכם לעשות זאת, תוך לימוד על התכונות של כל חומר לדוגמא – סוג, עובי מינימלי, מירקם, חוזק ועוד.

בעת בחירת חומר גלם להדפסת תלת-ממד, יש להבין את היתרונות והחסרונות של כל חומר בהתאם לשימוש המיועד. בחירת חומר נכון תשפר את איכות התוצר, תחסוך זמן, ותענה על הצרכים הייחודיים של כל פרויקט. בטבלה הבאה תוכלו לראות השוואה בין החומרים המרכזיים בשוק:

חומר גלם תכונות עיקריות יתרונות חסרונות שימושים מומלצים
PLA קל להדפסה, מתכלה ידידותי לסביבה, אין צורך בחימום גבוה פחות עמיד לחום ולשחיקה אבות טיפוס, חפצים דקורטיביים
ABS עמיד לחום, גמיש קשיח ועמיד בתנאי חוץ דורש סביבת הדפסה מבוקרת עקב ריח מוצרים מכניים, רכיבים לרכב
PETG עמיד בפני שבירה, חסר ריח גמישות גבוהה עם עמידות מצוינת פחות מתאים לפרטים קטנים מאוד חלקים פונקציונליים, צעצועים עמידים
TPU גמיש, עמיד במיוחד יכולת גמישות גבוהה, עמידות בפני חיכוך הדפסה איטית ומורכבת צינורות, חלקים גמישים
         

יתרונות וחסרונות מרכזיים:

  • PLA: חומר קל להדפסה המתאים לשימושים בסיסיים ואסתטיים. הוא מתכלה ולכן נחשב לידידותי לסביבה. מצד שני, אינו מתאים לחלקים הנדרשים לעמוד בעומסים כבדים.

  • ABS: בעל עמידות גבוהה ומתאים לחלקים הנדרשים לעמוד בתנאי חום ולחץ. דורש סביבה מאווררת בשל הריח שנפלט במהלך ההדפסה.

  • PETG: חומר עמיד בפני שבירה ומשלב גמישות עם קשיחות. מתאים למגוון שימושים הדורשים עמידות גבוהה, אך פחות מדויק לפרטים קטנים מאוד.

  • TPU: חומר גמיש במיוחד המאפשר יצירת חלקים בעלי יכולת עמידות בפני חיכוך ובלאי. ההדפסה שלו דורשת מיומנות עקב היותו רך וגמיש מאוד.

סוגי חומרים פירוט

PLA - Polylactic Acid

PLA

הוא חומר גלם פופולרי בהדפסת תלת-ממד, העשוי מחומרים מתכלים כמו תירס או קנה סוכר, ולכן הוא נחשב ידידותי לסביבה. PLA הוא קל להדפסה, דורש טמפרטורות נמוכות יחסית ומתאים במיוחד לאבות טיפוס ולשימושים דקורטיביים, שבהם לא נדרש עמידות לחום או שחיקה גבוהה. בנוסף, PLA נפוץ במגוון צבעים ומגיע בצורת פילמנט (סיב) שמתאים לרוב מדפסות התלת-ממד הביתיות. עם זאת, PLA נחשב פחות עמיד למים ולחום ביחס לחומרים אחרים כמו .ABS או PETG

בתנאי חוץ, הפינות לפעמים מתעוותות (תלוי בעובי ובחום) במידה ומבצעים גימור מלא ועבה (גימור בחומרי רכב) למוצר, הוא יכול להיות עמיד לתנאי חוץ.

החומר השני בעולם לפי רמת צריכה של ביופלסטיק ע"פ ויקיפדיה טמפרטורת הדפסה: 195-220 מעלות לראש המדפסת (דיזה) משטח עבודה – 60 מעלות . טמפרטורת עבודת הדיזה : 210 מעלות, כשהדיזה אינו פלדה (הולכה תרמית פחות טובה) במידה וכן 10 מעלות יותר. במוצר גדול מאוד (כ-100 שעות הדפסה) מומלץ להוסיף דבק ולהוריד את חום המיטה מאווררים.

במידה ונדרש הברקה או פירוק תמיכות קל(במוצר אורגני) אפשר לרכוש SILK PLA, יש לקחת בחשבון שהוא שביר יותר.
למאמר השוואה בין סוגי ה-PLA Silk השונים

לא כל מדפסת יכולה להדפיס את החומר(מומלץ מדפסת עם סגירה הרמטית)/

עמיד עד 100 מעלות, נוח מאוד לגימור, קשיח (פחות שביר מ-PLA) פולימר תרמו-פלסטי על בסיס נפט.

אחד הפילמנטים הנפוצים, המועדף בעיקר על-ידי מהנדסים, עקב היותו קל משקל, מעט גמיש ועמיד. מעולה לייצור חלקים שלובים. הסרת תמיכות תיעשה בקלות רבה יותר בהשוואה לשימוש בסוגי פילמנט אחרים.

ABS קל לשיוף או החלקה באמצעות אצטון.

החיסרון שלא ניתן למלא במוצר בעל עובי עבה מעל 20% מילוי.

לחומר יש התכווצות.

תופעות אלו מתבטאות במודלים הניתקים ממשטח ההדפסה באמצע תהליך, בחיבור לקוי של שכבות המודל או התעוותות.(לכן צריך תא סגור כדי לצמצם את התופעה) מאחר שה-ABS מבוסס-נפט, הוא אינו בריא או נעים לנשימה למשכי זמן ארוכים ורצוי לפיכך לעבוד איתו באזורים מאווררים.

ישנם מספר כלים המסייעים לעבודה עם ABS:

א. שימוש במשטח מחומם של מדפסת התלת-מימד (בטמפרטורה של 100 מעלות).
ב.השמת דבק לפי סוג המשטח (ישנם משטחים שאינם דורשים דבק).

טמפרטורת הדפסה: 235-250  מעלות לראש המדפסת (דיזה)
טמפרטורת משטח עבודה: 95-105 מעלות

(ל ABS יש תכונות כיווץ. במדפסות ללא תא סגור, צריך להקפיד על הדבקה למשטח).

TPU -Thermoplastic polyurethane

חומר אלסטי (אינו נמתח רק כיפוף), הקל ביותר להדפסה מבין הגמישים, חומר עמיד ובלתי שביר.

משמש בעיקר למגני רחפונים (מוצר סופי עמיד במכות מקיר בטון במעל 200 קמ"ש), אטמים ומגני טלפון.

טמפרטורת הדפסה:

220-230  מעלות לראש המדפסת (דיזה)

משטח לרוב אין צורך בחימום(נדבק מעולה לרוב המשטחים)

חומר חזק מכאנית, עמיד עד 80 מעלות, קצת יותר קשה להדפסה מ-PLA (קשה יותר לפרק תמיכות), קשה יותר לגימור מוצר.

חומר זה ידוע יותר בשימושו בתעשיית בקבוקי שתייה, בשל תכונות הקשיחות והעמידות שלו בשבירה (יותר מ-PLA או ABS) ומשקלו הסגולי קל. פילמנט זה נטול ריח בתהליך העבודה, עקב חוזקו ויציבותו בתהליך ההדפסה ניתן להשתמש ב-PET-G לבניית מודלים ללא תמיכה, עמם הוא מסוגל להתמודד בקלות יחסית.

טמפרטורת הדפסה:

230-250 מעלות לראש המדפסת (דיזה)

טמפרטורת משטח עבודה – 70-85 מעלות

בנוסף, יש להחליש את המאוורר ל- 50%  (תלוי במאוורר) על מנת למנוע סתימות של הדיזה (תלוי במדפסת).

לרכישת PETG לחץ כאן

בעוד שחומרים אחרים משמשים לבניית המודל עצמו, אלו פילמנטים המשמשים לבניית תמיכות. לרוב, ייעשה שימוש במדפסת בעלת ראש הדפסה נוסף, במטרה לייצר מודל משולב תמיכות מ-PVA או HIPS.

היתרון העיקרי בשימוש בחומרים אלו לבניית תמיכות היא תכונת המסתם עם ההשריה בנוזלים מסוימים.

ה–HIPS מגיע בדרך כלל בצבע לבן.

הוא נוטה להתעקל, להתכווץ ולא להיצמד כראוי למשטח שאינו מחומם. תהליך ההמסה ייעשה בסיוע חומר כימי הקרוי לימונן (hydrocarbon Limonene). בדומה לשמו, החומר מפיץ ריח לימונים חריף מאוד, הוא ידידותי לסביבה ומתכלה ואף מותאם ביולוגית (ביו קומפטבילי), כך שניתן למרוח אותו על עור חשוף, ללא חשש אלרגיות..

HIPS מתאים לחומרים בעלי חום גבוה יותר ניגוד ל-PVA שלרוב מתאים ל-PLA.

ה-PVA קל לשימוש ליצירת תמיכות ומצריך עבודה עם משטח מחומם. היות שהוא נמס בעזרת מים בלבד, אין צורך בלימונן. היצרנים ממליצים שימוש במים פושרים , על מנת למנוע נזק לשאר המודל. ה-PVA מותאם למדפסות בטכנולוגיית FFF או FDM בעיקר.

טמפרטורת הדפסה:

220-225 מעלות לראש המדפסת (דיזה)

טמפרטורת משטח עבודה: 55-60 מעלות .

על אף התועלות הקיימות בהסרת תמיכות בהמסה, יש לקחת בחשבון כי התהליך מורכב, הן מבחינת תכנון המודל לעבודה בשני ראשי הדפסה והן מבחינת תהליך ההמסה.

Carbon Fiber PETG (סיבי פחמן)

פילמנט חדשני מבוסס XT, העשוי 10% סיבי קרבון. סיבי קרבון חשובים כאחד החומרים החזקים בעולם ומשמשים לבניית וחלקים קלי משקל לתעשיית התעופה, כמו גם מכוניות מירוץ.

יש מספר סוגי קרבון כגון: PLA Carbon, PETG Carbon, PA Carbon.

PETG-CF חזק יותר ואכן סיבי הקרבון מענקים כוח ועמידות קלה יותר לחום (כ-10 מעלות).

בתום ההדפסה, יקבל המודל התלת-מימדי גימור מט.

טמפרטורת הדפסה PETG CF:

230-250 מעלות לראש המדפסת (דיזה)

משטח עבודה – 60 מעלות .

טמפרטורת הדיזה : 255 מעלות, כשהדיזה אינו פלדה (הולכה תרמית פחות טובה) במידה וכן 10 מעלות יותר.

מאווררים : מאוד תלוי בגודל המוצר ודגם המכונה.

Carbon Fiber PA – ניילון (סיבי פחמן)

פילמנט חדשני מבוסס XT, העשוי 10% סיבי קרבון. סיבי קרבון חשובים כאחד החומרים החזקים בעולם ומשמשים לבניית וחלקים קלי משקל לתעשיית התעופה, כמו גם מכוניות מירוץ.

יש מספר סוגי קרבון כגון: PLA Carbon, PETG Carbon, PA Carbon.

PA-CF הם חזקים יותר ואכן סיבי הקרבון מענקים כוח ועמידות קלה יותר לחום (כ-10 מעלות).
PA – ניילון יש כיווץ גבוה ואכן סיבי הקרבון מפחיתים משמעותית את הכיווצים. 

בתום ההדפסה, יקבל המודל התלת-מימדי גימור מט.

טמפרטורת הדפסה PA CF:

250-270 מעלות לראש המדפסת (דיזה)

משטח עבודה – 60 מעלות .

טמפרטורת הדיזה : 275 מעלות, כשהדיזה אינו פלדה (הולכה תרמית פחות טובה) במידה וכן 10 מעלות יותר.

מאווררים : מאוד תלוי בגודל המוצר ודגם המכונה.