3D Yazıcı Filament Seçimi Nasıl Yapılır?
Hangi Filamenti Seçmelisiniz? FDM 3D Yazıcılarınız için Filament Seçimi
Masaüstü 3 boyutlu yazıcıların yaygınlaşmasıyla birlikte kullanıcıların farklı nitelikte malzeme arayışı da başladı. Bu arayışın sonucunda ve eklemeli imalat teknolojisinin gelişmesiyle birlikte kullanılan malzemeler de nitelik kazanmaya başladı. Yüksek darbe dayanımı, sızdırmazlık ve esneklik gibi farklı ihtiyaçları karşılayacak filamentler üretildi. Gelişen teknoloji, masaüstü 3D yazıcınızla endüstriyel ve işlevsel parçalar üretmenize imkân sağlıyor.
Bu yazıda 3 boyutlu yazıcılarda kullanılan nitelikli malzemelerden ve özelliklerinden bahsedeceğiz. Yazının sonunda "Hangi 3D yazıcı malzemesini tercih etmeliyim?”, "3D yazıcı malzemesi seçerken nelere dikkat etmeliyim?” gibi sorularınıza cevap bulmuş olmanızı umuyoruz.
BASF Ultrafuse PLA (Polilaktik asit)
Üretim kolaylığı nedeniyle en popüler 3 boyutlu yazıcı malzemesidir. PLA filament, yenilenebilir kaynaklardan üretilmiş, mısır nişastası özlü bir malzemedir. Üretim sırasında gaz sanılımı yapmadığı için ev ve ofis ortamında üretim için oldukça uygundur. Ölçüsel stabilitesi yüksektir, çarpılma ihtimali yoktur ayrıca biobozunur bir malzemedir. Hızlı prototiplemede, heykel, maket gibi ısı ve basınca maruz kalmayacak parçaların üretimi için tercih edilebilir. Esneklik, mukavemet ve ısıl direnç beklenen uygulamalar için uygun değildir.
BASF Ultrafuse ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
Dünyada PLA’dan sonra en çok tercih edilen materyaldir. ABS filament üretimi PLA kadar kolay olmasa da sunduğu mekanik özellikleri sayesinde üstünlük sağlamaktadır. ABS ile ürettiğiniz parçalar daha esnek, ısıya dayanıklı ve mukavim olacaktır. Her 3 boyutlu yazıcıda ABS ile üretim yapabilmeniz ne yazık ki mümkün değil. Üretim sırasında çarpılma veya büzülme gibi problemlerle karşılaşma ihtimaliniz var. Bu problemlerle karşılaşmamak için minimum 100°C baskı tablasına, 270°C’ye kadar ısınabilen bir nozül sistemine ve kapalı baskı kabinine ihtiyacınız var. Petrol bazlı olması sebebiyle üretim sırasında insan sağlığına zararlı olabilecek gaz salınımı yapabileceği için iyi havalandırılmış bir ortamda baskı almak daha doğru olacaktır. Baskı sonrası aseton buharı ve zımpara gibi ardıl işlemlere cevabı çok iyidir.
BASF Ultrafuse PET (PoliEtilen Tereftalat)
Üretim koşulları PLA ile benzerlik göstermektedir. Ancak mekanik özellikleri açısından PLA’ dan üstün bir malzemedir. PETG Filament, Z ekseninde oluşturduğu güçlü bağlar sayesinde sızdırmazlık beklenen uygulamalarda rahatlıkla kullanılabilir. Ayrıca gıda uyumlu bir malzeme olduğu için gıda teması gerektiren projelerde tercih edilebilir. Gıda uyumuyla birlikte kimyasal direnci de yüksektir. Standart masaüstü yazıcıların tümünde kolayca üretilebilir. Tabladan kalkma ve çarpılma oranı düşük olduğu için ölçüsel kararlılığı yüksektir. Üstün yüzey kalitesi ile estetik ve dayanıklı parçalar üretebilirsiniz.
MÜHENDİSLİK FİLAMENTLERİ
BASF Ultrafuse PLA PRO 1
PLA PRO1, standart PLA kadar kolay üretilebilen ancak ABS’ ye yakın mekanik özellikler sunan ve 3 kat daha hızlı baskı alabileceğiniz mühendislik filamentidir. ABS ile üretim yapılamayacak sistemler için harika bir alternatiftir. Isıtmalı baskı tablasına dahi ihtiyaç duymadan yüzey kalitesi yüksek ve mukavim parçalar üretebilirsiniz. Fonksiyonel parçalarda, fikstür ve aparatlarda, son kullanıcı ürünlerinde bu malzemeyle başarılı sonuçlar alabilirsiniz.
Ayrıca PLA PRO 1 ile farklı parametre ayarlarıyla daha güçlü veya estetik görünüme sahip parçalar elde etmeniz mümkün.
BASF Ultrafuse ABS FUSION+
ABS Fusion+ boyutsal kararlılığı yüksek mühendislik filamentidir. BASF Forward AM, geliştirdiği ABS Fusion+ ile çarpılma ve çatlama problemlerini en aza indirmeyi başarmış. ABS ile aynı aileden gelmesine rağmen üretimi çok daha kolaydır. Standart ABS ayarlarında değişiklik yapmadan rahatlıkla baskı alabilirsiniz. ABS’ ye oranla çok daha iyi yüzey kalitesine sahip olmakla birlikte zımpara, astar, aseton buharı gibi ardıl işlemlere uygundur. "BVOH” ve "HIPS” gibi destek malzemeleri ile uyumlu çalışabildiği için karmaşık modellerinizi ürettikten sonra destekleri kolaylıkla modelden ayrıştırabilirsiniz. ABS bazlı diğer malzemeler gibi kapalı ortamda ve yüksek sıcaklıkta üretilmesi çok daha uygundur.
BASF Ultrafuse PA (Poliamid)
Daha çok Nylon olarak bilinen Poliamid yüksek darbe dayanımına sahiptir. Kimyasallara dayanıklıdır. Isı ve aşınma direnci sayesinde yüksek devirde dönen dişliler veya birbiriyle çalışan parçalar için oldukça uygundur. Yeterince ince üretildiğinde sağlamlığını koruyarak esnemeye devam edebilir. PA filament, üretimi PLA ve ABS’ ye oranla nispeten zordur. Tabladan kalma ihtimali yüksek olduğu için özel Magigoo PA ve Adhesion sheet gibi özel katman yapıştırıcıları kullanılmalıdır. Ayrıca yüksek sıcaklıklara çıkabilen baskı tablasına ve kabin içi ısıtma sistemine sahip 3boyutlu yazıcılarda üretilmelidir.
Poliamid higroskopik bir malzemedir, bu sebeple nemden korunmalıdır. Baskı öncesinde kurutma işlemine tabi tutulmalıdır. Yoksa yüzey bozulmaları ve dayanım problemleri ile karşılaşabilirsiniz. Bu özellikleri doğrultusunda dış mekân uygulamaları ve nemli ortamlar için uygun bir malzeme değildir.
.jpg)
BASF Ultrafuse PP (PoliPropilen)
Otomotiv sektöründen gıda paketlemesine kadar geniş kullanım olan bir malzeme Polipropilen. Mekanik özellikleri sayesinde yorulmaya karşı direnci yüksektir. Tekrar eden yüklere karşı dayanıklı olması sebebiyle menteşe veya şişe kapağı gibi uygulamalar için oldukça uygundur. Çok iyi bir elektrik yalıtkanıdır. Kimyasallara dirençlidir. Düşük yoğunlukludur. UV dayanımı düşük olduğu için dış mekân uygulamalarına uygun değildir. Üretim esnasında tabladan kalkmaları önlemek için "Magigoo PP” katman yapıştırıcısı kullanımı önemli.
.png)
BASF Ultrafuse ASA (Acrylic Styrene Acrylonitrile)
ABS ile benzer üretim koşulların ABS’nin aksine UV dayanımı olan ve dış mekân uygulamaları için geliştirilmiş bir termoplastiktir. ASA filament, çok iyi yüzey kalitesine sahiptir ve zımpara, astar gibi ardıl işlemlere uygundur. ABS’ ye oranla sıcaklık dayanımı daha yüksektir. İç ısıtma sistemine sahip sistemlerde üretilmesi çarpılma ve katman çatlamalarının önüne geçmek için oldukça önemlidir. İç ısıtma sistemine sahip olmayan ve açık platformlarda baskı almak için cihaz etrafına bir kabin inşa ederek baskı alanındaki sıcaklığı muhafaza edebilirsiniz. Çarpılma ve çatlama problemleriyle karşılamamak için bu koşulların sağlanması şarttır.
BASF Ultrafuse PATH CF15
Karbon fiber takviyeli PA (poliamid) 145°C gibi yüksek sıcaklıklara dayanabilen bir malzemedir. 15% karbon içermesi nedeniyle darbe direnci ve yük dayanımı oldukça yüksektir. Ayrıca kimyasallara dayanıklıdır. PATH CF15, sızdırmazlık ve darbe dayanımı gerektiren projeler için oldukça uygundur.
Ancak üretimi için bazı özel koşulların sağlanması gerekiyor. İçerisinde bulunan karbon lifleri standart nozülleri genişletebilir. Bu genişleme ölçüsel kararsızlıklara yol açacağı için çelik nozül kullanılması gerekiyor. Ayrıca minimum 0.6mm çapında olan bir nozüle ihtiyacınız var.
Nozül tıkanmaları ve çarpılmaların önüne geçmek için yüksek sıcaklıklarda çalışmak gerekiyor.
Karbon katkılı filamentlerin nozülden sızma oranları fazla olduğu için Retraction (geri çekme) ayarlarının artırılması gerekiyor.
BASF Ultrafuse PET CF15
Diğer karbon takviyeli filamentlere göre daha kolay baskı deneyimi sunar, tıkanma olasılığı çok daha düşük ve 108°C sıcaklık dayanımına sahiptir. PET CF15'in ölçüsel stabilitesi yüksektir. 15% karbon takviyesi ile oldukça dayanıklı ve rijittir. Nispeten daha düşük sıcaklıklarda üretilebilir. Tabladan kalkma veya çarpılma gibi problemler görülmez. PATH CF15’de olduğu gibi minimum 0.6mm çelik nozül kullanılmalıdır.
Karbon fiber takviyeli filamentler arasında seçim yaparken ısı dayanımı referans almanız gerekiyor. 145°C ısı dayanımı, sızdırmazlık ve kimyasal direnci gibi beklentilerinizi PATH CF15 ile karşılayabilirsiniz.
108°C gibi daha düşük sıcaklık dayanımı ve kolay üretim koşullarına ihtiyacınız varsa PET CF15 sizin için harika bir seçim olacaktır.
ESNEK FİLAMENTLER
BASF Ultrafuse TPC 45D (Thermoplastic Copolyester Elastomer) (TPE-C)
Sürtünme ve çekme direnci yüksek bir elastomerdir. Shore D 45 değerine sahip olduğu için sert esnekler sınıfındadır.
Doğrudan tahrikli (Direct Drive) platformlarda üretmek çok daha kolaydır. Bowden tipi platformlarda ekstrüzyon problemleri görülme daha ihtimali yüksek. Üretim sırasında tabladan ayrılma problemleri görülebilir. Bu ihtimali en aza indirgemek için Magigoo TPU veya Adhesion sheet gibi yöntemlere başvurmanız gerekiyor.
Ayrıca higroskopik bir malzeme olduğu için nemden korunması gerekiyor. Filament açıldıktan sonra hava almayan kilitli poşetlerde saklanmalı. Uzun süreli baskı sürecinin ardından bir sonraki baskıdan önce kurutma işlemine tabi tutulmalıdır. Aksi takdirde üretilen modelde saçaklanma, yüzey bozulmaları ve ekstrüzyon problemleri ile karşılaşabilirsiniz.
BASF Ultrafuse TPU 85A (TermoPlastik PoliÜretan)
BASF’ ın tescilli markası Elastollan® ‘dan üretilir. Shore A 85 değerine sahip, düşük sıcaklıklarda dahi esnekliğini koruyabilen, solvent ve çözücülere dayanıklı bir malzemedir. Z ekseninde oluşturduğu güçlü bağlar sayesinde yırtılma direnci çok yüksektir. TPU 85A contalar, sızdırmazlık elemanları, ayakkabı tabanları gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
Üretim safhası sert plastiklere nazaran biraz daha zahmetlidir. Doğrudan tahrikli 3 boyutlu yazıcılarda çok daha başarılı sonuçlar almak mümkündür. Üretim sırasında tabladan ayrılma gibi problemler görülmez. TPU 85A tıpkı diğer elastomerler gibi higroskopik bir materyaldir. Bu sebeple nemden korumak için kilitli poşetlerde veya hava almayan kutularda saklanmalıdır.
Nemli filamentler yapılan baskılarda yüzey bozulmaları ve saçaklanma görülebileceği gibi ektrüzyon problemleri ile de karşılaşma ihtimaliniz yüksektir.
DESTEK MALZEMELERİ
BASF Ultrafuse BVOH
PLA, PLA PRO1, ABS, ABS Fusion+, PA, TPC45D gibi malzemelerle uyumlu olarak çalışan suda çözünebilen bir destek malzemesidir. Desteklerin el ile sökülemeyeceği ayrıntılı modellerde kullanmak için geliştirilmiştir. İki baskı kafasına sahip platformlarda kullanılmak için uygundur.
Baskı sonrası desteklerin çözüleceği suyun sıcak olması ve sirküle edilmesi çözünme sürecini ciddi ölçüde kısaltacaktır. Suyun model malzemesini deformasyona uğratacak kadar sıcak olmamasına dikkat edilmelidir. Ayrıca çözdürme işlemi küçük tanklarda yapılmamalıdır. Çünkü, su kısa süre içinde doygunluğa ulaşacağı için çözünme süreci uzayacaktır.
BASF Ultrafuse HIPS (High Impact Polystyrene)
HIPS Polistren ve stirenin polimerizasyonu ile oluşan darbe dayanımı yüksek bir termoplastiktir. Piyasada antishock olarak da anılmaktadır. Ayrıca ABS ile uyumlu çalışabilen destek malzemesidir. Baskı sonrasında elle rahatlıkla kırılabileceği gibi D-limonene olarak bilinen sitrik asit çözeltisinde de kolayca eritilebilir. Darbe dayanımı ve eğilme direnci gibi özellikleri doğrultusunda ana model malzemesi olarak kullanılabilir. Ambalaj sanayinde, elektronik cihazlarda, otomobil göstergelerinde, buz dolabı ve sebzeliklerde sıklıkla tercih edilmektedir. Kolay işlenebilen bir malzeme olduğu için zımpara, astar, boya gibi baskı sonrası ardıl işlemlere cevabı iyidir.