Топ теплостойких филаментов для 3D-печати — экспертный рейтинг и обзор

3D-печатные детали используются в бесконечном множестве отраслей и целей. Не редкость, когда некоторые применения требуют специфических технических характеристик: ударная прочность, влагостойкость, УФ-стойкость или теплостойкость. Сегодня мы сосредоточимся на теплостойкости и определим, какие филаменты лучше всего выдерживают жар.

Что касается теплостойкости, поликарбонат — один из лучших термопластов, так как его температура vitreous transition (перехода в стеклообразное состояние) 150 °C. Однако большинство принтеров не могут печатать поликарбонатом, поэтому, по крайней мере для большинства людей, идеальный филамент — ABS, у которого vitreous transition 105 °C.

Материал	Темп. стола	Темп. экструзии	Оболочка	Обычный принтер	Vitreous Transition Temp	Влагостойкость	Цена
PEEK	120–145 °C	360–400 °C	Да	Нет	143 °C	Высокая	$30-40
PAHT CF15	100–120 °C	260–280 °C	Да	Да	72 °C	Низкая	$85-90
Поликарбонат	80–120 °C	260–310 °C	Да	Да	150 °C	Низкая	$40-60
Полипропилен	80–100 °C	230–260 °C	Да	Да	–20 °C (выдерживает 160 °C)	Высокая	$80-110
Полиамид	70–80 °C	220–260 °C	Да	Да	60 °C (выдерживает 120 °C)	Низкая
ABS	90–110 °C	230–250 °C	Да	Да	105 °C	Низкая	$15-22
PETG	80–100 °C	210–250 °C	Нет	Да	75 °C	Низкая	$15-25

Лучшие теплостойкие филаменты для 3D-печати

3D-индустрия растёт сверхбыстрыми темпами, регулярно появляются новые и лучшие материалы. Теплостойкость расширяет сферу применения конкретного филамента, поэтому рассмотрим базовый список 3D-филаментов с акцентом на теплостойкость и параметры печати — от самых теплостойких к менее.

Не должно быть сюрпризом, что обычный PLA имеет «рестрикшн» и должен держаться минимум в 1,6 км от этого списка.

PEEK

Темп. стола	120–145 °C
Темп. экструзии	360–400 °C
Оболочка	Да
Обычный принтер	Нет
Vitreous Transition Temp	143 °C
Влагостойкость	Высокая
Цена	$30-40

Полиэтиретилон (PEEK) — полукристаллический термопласт, сейчас считающийся лучшим высокопроизводительным полимером благодаря своим тепловым, механическим и химическим качествам.

Не все принтеры способны печатать PEEK из-за высоких температурных требований. У него vitreous transition 143 °C, требует температуры экструзии 360–400 °C и стола 120–145 °C. Существуют специализированные принтеры для PEEK с закрытой камерой печати. Детали из PEEK выдерживают температуры до 260 °C.

Для ориентира: максимальная температура сопла обычного 3D-принтера — у Prusa i3 это 300 °C. Значит, печать PEEK на обычном принтере невозможна.

Для использования этого филамента понадобится доступ к промышленному 3D-принтеру, за который ждут около $29 000 (ориентировочная цена APIUM P220).

PEEK даёт долговечные печати с высокой разрывной прочностью, тепло- и водостойкими, биосовместимыми, но работа с филаментом сложна и требует опыта и знаний о системах для оптимальных результатов. PEEK широко используется в медицине, автопроме и авиакосмической отрасли — печатают подшипники, насосы, клапаны компрессоров.

PAHT CF15

Темп. стола	100–120 °C
Темп. экструзии	260–280 °C
Оболочка	Да
Обычный принтер	Да
Vitreous Transition Temp	72 °C
Влагостойкость	Низкая

Высокотемпературный полиамид с углеродным волокном (PAHT CF15) — экстремально прочный и технически передовый материал с 15% углеродного волокна, тепло- и химически стойкий.

Детали из PAHT CF15 выдерживают постоянные температуры 150 °C, кратковременно — до 180 °C. При печати нужен стол 100–120 °C и сопло 260–280 °C. Vitreous transition 72 °C, для оптимальных результатов нужна закрытая камера.

Эти требования позволяют печатать PAHT CF15 на обычном 3D-принтере с оговоркой: нужны подогреваемый стол и оболочка.

Филамент используется в инженерных приложениях для технических проектов по изготовлению движущихся частей и часто как замена металлическим компонентам. Это благодаря теплостойкости на приемлемом уровне, жёсткости и высокой разрывной прочности.

Филамент довольно лёгок в работе и не представляет больших проблем печати, кроме износа сопла — нужно выбирать подходящее сопло.

Поликарбонат (Polycarbonate)

Темп. стола	80–120 °C
Темп. экструзии	260–310 °C
Оболочка	Да
Обычный принтер	Да
Vitreous Transition Temp	150 °C
Влагостойкость	Низкая
Цена	$40-60

Поликарбонат (PC) известен своей прочностью и долговечностью и остаётся филаментом выбора для тех, кто хочет универсальный филамент с высокой теплостойкостью, ударной стойкостью и оптической прозрачностью с бонусом лёгкости. Несмотря на склонность к усадке (warping), филамент популярен благодаря результату.

Закрытая камера печати необходима для стабильности и качества. Температура сопла 260–310 °C, стола 80–120 °C. Vitreous transition поликарбоната 150 °C, печати выдерживают жар до ~140 °C.

Первый вопрос, который я задаю при изучении нового материала — смогу ли я печатать его на своём обычном 3D-принтере (даже не проsumer). Если у вас подогреваемый стол и закрытый принтер — можно начать печатать этот промышленный материал с относительной лёгкостью.

Поликарбонат гигроскопичен — впитывает влагу из воздуха, поэтому правильное хранение критично для сухости.

Влага вызывает проблемы печати, поэтому нужно устранять контакт с влагой, храня филамент в герметичных контейнерах. При печати вентиляторы охлаждения должны быть выключены для правильной адгезии.

Рекомендую Polymaker Polycarbonate.

Полипропилен (Polypropylene)

Темп. стола	80–100 °C
Темп. экструзии	230–260 °C
Оболочка	Да
Обычный принтер	Да
Vitreous Transition Temp	–20 °C (выдерживает 160 °C)
Влагостойкость	Высокая
Цена	$80-110

Полипропилен — тоже полукристаллический термопласт с высокой химической и ударной стойкостью, отличный для промышленного сектора, спортивной одежды и бытовых приборов.

Требуется температура экструдера 230–260 °C и стола 80–100 °C. Vitreous transition около 260 °C. Из-за высоких тепловых требований камера печати необходима для контроля усадки. Готовые изделия выдерживают 82–120 °C в зависимости от состава филамента.

Полипропилен не гигроскопичен и хорошо работает с погружёнными компонентами или предметами, регулярно контактирующими с влагой. Хорошо служит электрической изоляцией, широко используется для посудомойки- и микроволновке-стойких кухонных утилитов, медицинского оборудования и деталей. Полипропилен известен постоянными гладкими поверхностями.

Полиамид (PA)

Темп. стола	70–80 °C
Темп. экструзии	220–260 °C
Оболочка	Да
Обычный принтер	Да
Vitreous Transition Temp	60 °C (выдерживает 120 °C)
Влагостойкость	Низкая

Полиамид имеет полукристаллическую структуру, делая его очень прочным — он также гибкий, что добавляет прочности. Готовые изделия теплостойки и широко используются в автопроме, транспорте, электрике и электронике. PA также стойок к абразии, маслам и ударам.

PA выдерживает до 120 °C длительное время, температура печати 220–260 °C. Стол 70–80 °C, vitreous transition 55–75 °C. Охлаждающий вентилятор обязательно выключить при печати PA. Профиль Cura для полиамида можно скачать здесь.

Большинство полиамидных филаментов сделаны из найлона, но некоторые включают стекловолокно. PA гигроскопичен и должен сушиться перед использованием. Также склонен к усадке — нужна закрытая камера и нет вентилятора для контроля деформации.

ABS (Акрилонитрилбутадиенстирол)

Темп. стола	90–110 °C
Темп. экструзии	230–250 °C
Оболочка	Да
Обычный принтер	Да
Vitreous Transition Temp	105 °C
Влагостойкость	Низкая
Цена	$15-22

Этот термопласт не нуждается в представлении, но вот оно всё же. ABS — другой популярный 3D-филамент благодаря высокой тепло- и повреждений стойкости. Хотя у него отличная теплостойкость, он всё ещё уязвим для УФ-лучей солнца, а его аналог ASA имеет УФ-защиту, поэтому подходит для уличного использования.

Температура печати ~240 °C, стол 90–100 °C, vitreous transition 105 °C. Готовые печати выдерживают температуры близкие к 100 °C, но недолго. Печать требует камеры, так как усадка у ABS довольно частая.

ABS гигроскопичен, поэтому заботьтесь о хранении, чтобы минимизировать контакт с влагой. Может быть сложен в печати из-за усадки внешних углов от неравномерного охлаждения. Хотя филамент гигроскопичен, печати обычно водостойки и ударопрочны — отличный выбор для большинства профи.

Если думаете купить ABS, не берите любой generic, а лучше этот бренд — он отлично работает и не бьёт по карману.

Полиэтилентерефталатгликолизмодифицированный (PETG)

Темп. стола	80–100 °C
Темп. экструзии	210–250 °C
Оболочка	Нет
Обычный принтер	Да
Vitreous Transition Temp	75 °C
Влагостойкость	Низкая
Цена	$15-25

PETG очень легко печатается, сравним с PLA в этом плане. Однако PETG имеет лучшие качества по тепло-, водо- и коррозионной стойкости.

PETG выдерживает до 75 °C. Температура экструзии 210–250 °C, нужен подогреваемый стол 80–100 °C. Vitreous transition 75 °C, закрытая камера не нужна, если окружающая температура не слишком низкая.

При печати вентилятор рекомендуется только после того, как первый слой зафиксировался и прилип к столу. Далее вентилятор регулирует температуру сопла и ускоряет охлаждение, предотвращая стрингинг и блобы, давая детальной финиш.

PETG используется в пищевой и напиточной промышленности, так как легко стерилизуется и достаточно гибок, но робастен. Стерилизация делает его идеальным для медицины. В ритейле PETG делают стойки для POS-товаров.

PETG общепризнан как один из лучших 3D-филаментов, так как легко печатается и выдерживает высокие температуры.

Является ли PLA теплостойким?

Топ теплостойких филаментов для 3D-печати — экспертный рейтинг и обзор

PLA — наименее теплостойкий из всех типов филаментов, но зато самый лёгкий в печати благодаря низким тепловым требованиям. Готовые печати не реагируют благоприятно на нагревание — как внутри запертой машины в полдень. Естественная температура плавления PLA около 80 °C, но улучшается добавками (часто называют PLA+). Как большинство филаментов, PLA тоже подвержен добавкам для улучшения применения.

Поскольку PLA биоразлагаем, его часто используют в медицинских имплантах — винтики для тканей для заживления. PLA есть в разных грейдах: научный, медицинский, пищевой, и наконец стандартный PLA для бытовой 3D-печати.

Рекомендуемая температура стола для PLA — 40–60 °C, если решили использовать подогреваемый стол для лучшей адгезии. Температура сопла ~190–215 °C в зависимости от бренда и пигментации.

PLA остаётся функциональным и полезным филаментом, но нужно дать должное применению печати.

Является ли смола теплостойкой?

Печать смолой — совершенно другой процесс: жидкая смола экспонируется УФ-светом, который отвердевает и курит экспонированную смолу. Смольные печати делаются вверх дном, дно бака управляет экспозицией УФ.

Смольные печати довольно твёрдые, но некоторые имеют степень гибкости для множества применений, включая коронки и мостики в стоматологии и инженерные приложения.

Существуют высокотемпературные смолы с низким термическим расширением и высокой разрывной прочностью для быстрых точных компонентов. Однако высокотемпературные смолы дают компонент без гибкости, поэтому защёлки, snap-fits и живые петли не рекомендуются.

Смольные печати будут иметь температуру дефлекции тепла 289 °C @ 0,45 MPa при использовании High-Temp Resin. Эти материалы не плавятся, поэтому vitreous transition не измеряется.

Высокотемпературные смольные печати используются как теплостойкие фикстуры, корпуса компонентов, управление горячим воздухом и жидкостями, прототипирование форм и экологическое тестирование. Функции и применения высокотемпературных смол растут, как и разные типы смол для удовлетворения спроса на стоимость-эффективное производственное совершенство во всех отраслях.