Użytkownicy drukarek 3D chcą realizować z ich pomocą coraz bardziej zaawansowane projekty. Dziś stało się już oczywiste, że wydrukowane detale sprawdzają się nie tylko w roli statycznych modeli ukazujących ideę danego elementu czy konstrukcji, ale także w roli elementów układów mechanicznych. Przy pomocy urządzeń do druku 3D można tworzyć z filamentów funkcjonalne rozwiązania, o bardzo dokładnie odwzorowanych wymiarach, a następnie montować je w różnego rodzaju urządzeniach czy konstrukcjach. A im większe spektrum różnego rodzaju detali chcemy uzyskać przy pomocy technologii FFF, tym bardziej zaawansowanych filamentów do tego celu potrzebujemy. W naszym artykule zajmujemy się jednym z nich, występującym najczęściej w roli „pomocnika” podczas drukowania – piszemy o filamencie HIPS-X.
Projektowanie zaawansowanych elementów 3D
Technologia drukowania przyrostowego stawia przed projektantami nowe wymagania. Wytwarzane detale nie są tu wycinane z większego bloku surowca (jak w przypadku obróbki CNC) ani też odlewane w całości (jak miało to miejsce w przypadku form wtryskowych). Druk 3D przy pomocy filamentu oznacza nanoszenie kolejnych warstw tworzywa na warstwy wcześniejsze. Co powinien jednak zrobić projektant, jeśli dany detal ma nieregularny kształt i pewne jego fragmenty musiałyby podczas drukowania 3D „wisieć” w powietrzu?
Podział całego elementu na osobne części składowe, ich wydrukowanie przy pomocy filamentu i sklejenie nie wchodziłoby w grę ze względu na estetykę oraz wytrzymałość całego detalu. W takiej sytuacji projektanci muszą zatem uwzględnić w swoim projekcie podpory, które będą podpierały detal w czasie druku 3D. Co więcej – lepiej, aby podpórki wykonane zostały z innego filamentu, niż interesujący nas detal, aby nie wymagał on późniejszego cięcia, piłowania i szlifowania. Właśnie w takich sytuacjach projektanci sięgają po rozpuszczalny filament HIPS-X i wykonują z niego podpory, które można usunąć bez naruszania struktury całego detalu, a ponadto – bez jakiejkolwiek ingerencji mechanicznej.
Temat podpór omówiliśmy w 7. odcinku serii o projektowaniu 3D.
Druk 3D z filamentem HIPS-X
Filament HIPS-X to wysoko udarowy polistyren (High Impact Polystyrene X). Jak wszystkie materiały używane do produkcji filamentów, jest on tworzywem termoplastycznym – temperatura dyszy w drukarce podczas pracy z HIPS-X powinna wynosić ok. 230-240 °C. Polistyren wymaga również podgrzewanego stołu roboczego w celu zapewnienia odpowiedniej przyczepności do podłoża. Pole robocze należy podgrzać do temperatury 90-100 °C. Wartości takie dostępne są dla bardzo wielu drukarek 3D oferowanych na rynku. Filamenty HIPS-X są zresztą materiałem uniwersalnym – można stosować je we wszystkich urządzeniach, w których producent pozwala na wykorzystanie filamentów spoza rekomendowanej listy.
Oczywiście jak zawsze w takich przypadkach należy wykonać odpowiednie wydruki testowe – pozwolą one na ustalenie optymalnej temperatury dla danego filamentu HIPS-X i danego urządzenia. Warto natomiast pamiętać, że ze względu na specyfikę technologii (filamenty HIPS-X stosuje się najczęściej w połączeniu z filamentami ABS, a oba te materiały wykazują dużą tendencję do skurczu), należy unikać nadmiernego schładzania wydruków. W przeciwnym razie wykonywane detale mogłyby odrywać się od stołu roboczego, tracić wymiary lub nawet pękać. W celu rozpuszczenia podpór wykorzystuje się roztwór D-limonenu. Elementy wydrukowane z filamentu HIPS-X całkowicie się w nim rozpuszczają, natomiast część wydruku z ABS pozostaje nienaruszona.
Skondensowana dawka wiedzy o HIPS-X i innych materiałach także w naszym filmie:
Inne właściwości filamentów HIPS-X
Filamenty HIPS-X są nieprzezroczyste, a powierzchnia wykonanych z nich wydruków jest satynowa. Na rynku znaleźć można zarówno filamenty w naturalnym kolorze, jak i barwione – najczęściej żółte, czerwone lub czarne. Średnica włókna wynosi najczęściej 1,75 mm, ale dostępne są również filamenty o średnicy 2,85 mm – obie wartości stanowią standard na rynku drukarek 3D. Filamenty HIPS-X nawijane są na szpule, a masa opakowania wynosi najczęściej 1 kg. Wybór tworzywa o intensywnej barwie jest dobrą opcją ze względu na fakt jego znakomitej widoczności w gotowym modelu. Oczywiście do realizacji projektów przy pomocy dwóch filamentów jednocześnie niezbędna jest przystosowana do tego celu drukarka 3D. Choć filament HIPS-X traktowany jest najczęściej wyłącznie jako wspornik dla ABS, warto nadmienić, że wydrukowane z niego detale dobrze znoszą obróbkę mechaniczną – można je nawiercać i szlifować, a materiał sam w sobie jest biodegradowalny.
Podsumowanie
Można przyjąć, że każdy projektant, który chce wykonywać w swoim warsztacie bardziej złożone elementy o skomplikowanych kształtach, prędzej czy później sięgnie po filamenty HIPS-X. Przydadzą się one zarówno podczas prototypowania i produkcji dedykowanych elementów do układów mechanicznych, jak i w czasie pracy nad figurkami artystycznymi, biżuterią czy różnego rodzaju gadżetami. Filamenty HIPS-X najczęściej wykorzystywane są w pracy z drukarkami 3D do wykonywania podpór dla tych części projektów, które nie mają bezpośredniego połączenia z podłożem (np. „mostów” i wszelkiego rodzaju „zwisów”). Wysoko udarowy polistyren bardzo dobrze poddaje się obróbce mechanicznej, choć najczęściej wykorzystywany jest ze względu na rozpuszczalność.
Jedna odpowiedź