Виды пластиков для 3D-печати (FDM)

В продаже на сегодняшний день есть 2 большие группы 3D-принтеров, печатающих по технологии FDM: печатающие при температуре до 260С° и свыше 300С°. Порог в 260С° связан с использование тефлоновых трубок в экструдерах и это в большинстве случаев обойти достаточно просто. А вот ограничения в прошивке принтера обойти сложнее. Иногда сильно сложнее. Поэтому в этой статье я буду разбирать популярные пластики для печати, которые подойдут для всех принтеров без исключения, т.е. с температурой плавления до 260С°.

Общие характеристики филаментов для FDM 3D-печати

Сама по себе 3D-печать подразделяется на несколько типов. Принцип в общем схож, но способы печати и материалы для неё, понятное дело, различны. В данной статье речь идёт про FDM-печать и материалы для FDM-печати. FDM (от англ. Fused Deposition Modeling) —  дословно моделирование послойным нанесением расплавленного материала.

Печатают в FDM пластиками различного состава. Все пластики для печати, независимо от их химического состава именуются филаментами (от англ. filament – нить). Пластик изготавливают в виде прутков с намоткой на катушки и чаще всего называют их филаментами. Толщина стандартная – 1,75мм. В катушках чаще всего намотка по 1кг или около 300 метров прутка.

На рынке представлен пластик абсолютно разного качества. Довольно часто соотношение цена/качество не сбалансировано. Я находил хорошие пластики по цене (2024 - 2025г) 500-700 руб. за катушку. При этом средняя цена условно-качественного пластика начиналась от 1000 руб.. И за эту тысячу можно было купить посредственный пластик с качеством печати "так себе".

Цену обосновывает в первую очередь качество, которое определяется набором характеристик, о большинстве из которых ниже.

Толщина филамента

Толщина нити (прутка) составляет 1,75мм с небольшими допусками. Если нить некачественная и толщина "гуляет", то она будет застревать в пылевых фильтрах и экструдере (которые рассчитаны на номинальную толщину 1,75мм), либо при плавлении (если тоньше) будет выдавать меньшее количество расплавленного материала на расчётную длину. Экструдер (печатающее устройство) протягивает и плавит материал опять же из расчёта толщины 1,75мм.

Если материал равномерно не в допуске (например, вся нить толщиной 1,6мм), то вопрос можно решить настройкой параметров печати, увеличив скорость подачи прутка. Это может быть оправдано, когда цена/качество "решают" и печать черновая (тестовые образцы и прочее). Но для чистовой печати надо использовать нормальный материал с равномерной толщиной в допусках.  

Влажность филамента

Следующим фактором, влияющим на печать, идёт влажность. Пластики гигроскопичны (впитывают воду). На первый взгляд, можно подумать: "Это же плотный материал, а не поролоновая губка. Сколько он там впитать может?". Но на практике впитывает и довольно много. Достаточно, чтобы процесс печати стал непредсказуемым и деталь испортилась. В отличие от толщины, влажность не в лабораторных условиях особо не измеришь, поэтому пластик просто сушат, нагревая до 60-70 градусов и выдерживая при такой температуре от 1 часа. В продаже есть специальные сушилки.

В упаковку с пластиком (вакуумную) часто кладут силикагель для снижения его увлажнения. Помогает это, правда, редко. Сушить всё-равно приходится. Вода в увлажнённом филаменте при расплавлении вскипает,  образуя пузырьки. Визуально это выглядит так:

Если влаги немного, пузырьки образуются периодически. Печать идёт с характерными "щелчками". А если влаги много – стоит треск, будто горят сухие дрова. Особенно хорошо проблема проявляется при печати нейлоном (PA-пластик). Его сушить надо прям фанатично. Ну и сама проблема влажности нити больше проявляется в весенне-осенний период, когда влажность воздуха заметно выше, чем летом и зимой.

Загрязнения филамента

Помимо "кривой" геометрии и влажности, филамент может также иметь и загрязнения. Как снаружи (пыль, грязь), так и внутри (вкрапления в прутке). Вот фото из отзывов на Озоне для наглядности (орфографию оставим на совести автора отзыва): 

Если почитать отзывы, то качество конкретно этого ноунэйм-филамента от катушки к катушке сильно разнится. Кому как повезёт. Я обычно такие покупаю на пробу. Иногда попадается вполне сносного качества с прогнозируемой печатью. Одним пользовался на постоянной основе год, пока он из продажи не пропал вместе с магазином, его продававшим.

Себе я распечатал пару пылевых фильтров. Один работает как направляющая филамента, а второй стоит непосредственно у экструдера. Периодически приходится их чистить. Пыли и грязи там набирается заметно.

Более опасным и проблемным является внутреннее загрязнение, а именно вкрапления инородных частиц в прутке. Самый распространённый диаметр сопла FDM-принтеров – 0.4мм. Все вкрапления большего диаметра забивают отверстие в сопле и экструзия материала либо затрудняется (что сказывается на качестве печати), либо вовсе прекращается. 

Для прочистки сопел продаются специальные иглы аналогичного диаметра (~ 0.35мм). Мелкий мусор они вполне хорошо вычищают. Но это скорее профилактическое мероприятие.

Другое дело, когда частица вкрапления в филаменте попалась крупная. В этом случае экструзия перекрывается полностью или частично и это становится сразу заметно. Из-за большего (чем отверстие) размера мусор всегда находится внутри сопла. Поскольку сопло внутри имеет форму конуса

игла будет выталкивать частицу из основания конуса. Но проблему это не решит. Нужно будет снять сопло, нагреть его до температуры выше плавления филамента (~300°С) и вычистить. А это занятие сложное. Крупный мусор я "ловил" за мою практику лишь однажды. И после нескольких бесполезных попыток прочистки просто поменял сопло на новое.

Но это просто в моём случае. И экструдер разбирается просто и сопла дешёвые. А есть неразборные экструдеры у некоторых моделей принтеров, либо трудноразборные. Либо само сопло стоит заметно больше. И тут печатать пластиком как на фото выше себе дороже.

Я такие варианты (ноунэйм-филамент) покупаю и пробую, т.к. латунные сопла для моего принтера стоят 100 рублей за штуку. А экструдер в сборе около 500 рублей. При этом килограмм качественного пластика (например, BestFilament) стоит порядка 1500-2000 рублей. Поэтому в моём случае риск оправдан. В случаях, когда запчасти и ремонт стоят дороже катушки пластика, рисковать не стоит.

Намотка филамента

У недорогих филаментов и поставляемых бухтами без катушек может быть ещё одна часто встречающаяся проблема – перехлёст. В катушке образуется петля, которая препятствует разматыванию прутка и в зависимости от конструкции места хранения пластика и механизма его подачи, это может вылится в различного рода проблемы. И испорченная деталь не самая неприятная из них.

Так случается у меня. По одной петле. Но случаи бывают и более "запущенные".

На видео в конце видно, как из фильтра от статического электричества вылетает пыль. Бывает  сильно больше. Так что фильтры лучше использовать с любым пластиком. Пыль в комнате никто не отменял. А от перехлёста спасает перемотка филамента. Уходит на это в среднем (у меня) минут 10 времени.

Главное – разматываемую катушку (или сам филамент при намотке) держать "внатяг", иначе на принимающей катушке филамент намотается в бóльшем объёме и если катушка новая, то он просто целиком не влезет и придётся всё разматывать и наматывать по-новой. А тут уже есть риск запутать филамент. Или намотается впритык и потом витки будут с катушки слетать при печати. 

Пластик PET-G

PET-G (PolyEthylene-Terephthalate-Glycol-modified) – полиэтилентерефталат-гликоль. Стоек к разбавленным кислотам и щелочам, растворам солей, мылам, маслам, спиртам, алифатическим углеводородам. Если упрощённо, то пэт-пластик, из которого делают бутылки. 

Температура плавления 180-230 °C. С характеристиками пластиковых бутылок как материала, думаю, знакомы все. Печатаю преимущественно им. Преимущества данного материала:

1. Отсутствие запаха и вредных паров при печати. Можно совершенно спокойно печатать дома.
2. Стойкость к ультрафиолету (не разрушается на солнце).
3. Стойкость к нефтехимии (химически нейтрален).
4. Температура плавления ниже 250°С.
5. Доступная цена.

• GREG Перейти на сайт
  Питерский производитель филамента. Экспериментировал с производством разного пластика широкой цветовой гаммы. В итоге сфокусировался на PET-G. Раньше можно было купить на Озон. Сейчас работают только со своего склада с доставкой через СДЕК. Выпускается трёх цветов (чёрный/белый/хаки). Купить можно бухтами по 1кг (от 10 шт) или 5кг (от одной штуки). 
  
  Пластик достаточно хорошо шлифуется и обрабатывается наждачной бумагой и надфилями. Твёрдость у него средняя. Для каких-то задач это плюс, для каких-то – минус. В целом очень хороший за свои деньги пластик. С предсказуемым результаnом печати. Качество и характеристики от партии к партии не плавают. Распечатал уже около 10 катушек. Советую. 
• PlastiQ Перейти на сайт
  Производитель недорогого филамента. Цветов большое количество, качество среднее. Цвет и качество могут чуть отличаться и от партии и от фото товара. Продаётся на Озоне. Пластик сопливит и требует настройки параметров. Но в целом печать на твёрдую четвёрку. Ну и скидки бывают то на одни цвета, то на другие. Отличное соотношение цена/качество.
• My3D Перейти на сайт
  Пластик оставил хорошие впечатления. Брал пару катушек "на пробу", когда пропадал белый GREG из продажи. Покупал на Озоне. Сейчас на маркетплейсах он из продажи пропал, а на сайте на всех позициях стоит предзаказ. Но сам магазин на Озоне пока работает.

Из других бюджетных пластиков, которые НЕ РЕКОМЕНДУЮ, брал следующие:

• PET-G от 78125 плохо склеивался между слоями и "сопливил". Совсем не понравился. Не стал бы брать даже по 500 рублей за катушку.
• PET-G от МАКО покупал две катушки. Печатал хорошо, однако, совсем не в тех условиях, которые заявлены производителем. Пришлось подбирать температуру и параметры методом тыка. И печатать на этих настройках всю катушку до конца. 

Пластик PA (нейлон)

PA (PolyAmide) – полиамид, в данном случае нейлон. Полиамиды являются широкой группой пластмасс. В неё входит, например, капрон. Поэтому  ошибочно считать PA-пластиком только нейлон. Но в FDM-печати широко используют в подавляющем большинстве полиамид нейлон. Поэтому маркируется он чаше всего именно как PA.

Иногда полиамид PA из-за аббревиатуры путают с полиацеталем (PolyAcetal). Полиацеталь имеет кучу синонимов-названий и носит аббревиатуру POM (PolyOxyMethylene). О нём ниже в этой статье. Так что путать их не нужно.

Нейлон очень гигроскопичен. Воду впитывает как губка. Поэтому даже повисев на катушке не в сушилке полдня в перерывах между печатью может "набрать" воды. Особенно весной и осенью, когда влажность воздуха высокая.

Поэтому нейлон "из коробки" печатается плохо, а иногда просто ужасно. Его нужно обязательно сушить, подбирать индивидуально скорость печати, особенно на первых трёх слоях и порой экспериментировать со столом (малярный скотч, спреи, клеи, стекло), чтобы добиться вменяемой адгезии материала к столу.

Проблемы могут возникнуть не только с прилипанием материала к столу, но и с отрывом детали от стола во время печати и с деформацией краёв (загиб при остывании). 

Проблему отслоения детали я решаю либо установкой более высокой температуры стола (выше 90°С), либо печатью широкой (более 1 см) юбки у детали. В подавляющем большинстве случаев это решает проблему. 

Вопрос адгезии к столу закрыл через снижение скорости печати на первых трёх слоях и никаких других манипуляций, кроме предварительной сушки, мне не понадобилось. Нейлоновые детали я в принципе печатаю на более низких скоростях, т.к. на обычной скорости качество детали заметно падает.

Нейлон более износостойкий и упругий материал, чем большинство прочих филаментов. Поэтому из него печатают шестерни, уплотнительные кольца, втулки и всякие прокладки. 

Я покупаю нейлон в Китае у проверенного поставщика. Каких-то частных проблем с материалом не было. Печатается он не без трудностей, но нормально. У нас любой нейлон, как правило, в два раза дороже.

• OPY Перейти на сайт
  Хороший нейлон. Сильно впитывает воду, нужно сушить перед каждой печатью. При этом особых танцев с бубном для начала печати не нужно. Просто ставить поменьше скорость И оно печатает. Заказывал на AliExpress в Китае. Цена очень демократичная для нейлона.

Пластик ABS

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) – акрилонитрил-бутадиен-стирол. Широко применяемый в промышленности пластик. Большинство пластиковых деталей делается именно из ABS. Я сам его в печати не использую, т.к. он при нагреве и печати начинает источать неприятный запах. Это связано с выделением стирола (а это токсичный концероген), а также могу выделяться аммиак, фенол, бензол.

Печатаю я в квартире, поэтому эксперименты над собой и членами семьи не ставлю. Но за исключением того, что печатать надо в хорошо проветриваемом нежилом помещении, сам материал дёшев и практичен.

Реализует его много кто, так как материал популярный. Сам я (когда буду оборудовать место для печати в мастерской) буду пробовать покупать продукцию PlactiQ. А так можно много где купить и весьма недорого. Часто он даже дешевле PET-G.

Неоспоримым преимуществом является возможность пост-обработки ABS ацетоном (ацетоновой полировки), при которой готовое изделие по качеству приближается к SLA или SLS-печати. 

Для наглядности разницы в качестве изделий по разным технологиям фото ниже:

Слои на АВS-печати намного более выражены, чем при печати технологией SLS и тем более SLA. При этом воздействие ацетона на ABS-филамент его как бы плавит, сглаживая поверхность. Изделие помещают в ёмкость, где она некоторое время находится в среде паров ацетона. Выглядит это так:

А результат получается плюс-минус следующий:

С другой стороны, взаимодействие с нефтехимическими растворителями является и минусом, т.к. материал не является химически нейтральным, в отличие от того же PET-G. Всему своё место. Просто надо учитывать эту особенность филамента. 

• PlastiQ Перейти на сайт
  Производитель недорогого ABS-филамента. Цветов большое количество, качество среднее. Цвет и качество могут чуть отличаться и от партии и от фото товара. Продаётся на Озоне. Пластик сопливит и требует настройки параметров. Но в целом печать на твёрдую четвёрку. Ну и скидки бывают то на одни цвета, то на другие. Отличное соотношение цена/качество.
• My3D Перейти на сайт
  Сейчас на маркетплейсах пластик этого производителя из продажи пропал, а на сайте на всех позициях стоит предзаказ. Но сам магазин на Озоне пока работает. Можно по предзаказу купить ABS-пластик. Но он и так широко представлен у других продавцов.

Пластик PLA

PLA (Polylactic-Acid) – полилактид, биоразлагаемый и биосовместимый 3D-пластик, получаемый из сырья растительного происхождения. Плавится при более низкой температуре, чем другие представленные филаменты. Температура плавления в районе 180-200°С. ПОэтому чаще всего этот пластик используется в 3D-ручках. Печать данным пластиком не представляет никаких проблем. Полилактид является самым простым в печати филаментом. 

Как и в случае с ABS-пластиком PLA может подвергаться пост-обработке растворителем. Для пост-обработки PLA-пластика нужно использовать дихлорэтан, дихлорметан или этилацетат. Ацетон НЕ ПОДХОДИТ для пост-обработки PLA и использовать его не рекомендуется.

Учитывая возможность пост-обрабоки и нетоксичность (в отличие от ABS) в ряде случаев может стать незаменимым материалом в целом спектре задач.

Минусы тоже есть – боится ульрафиолета и теряет от 30 до 50% прочности в первый год после печати изделия. Поэтому используется в основном для моделинга и печати тестовых образцов. Как и ABS не является химически нейтральным.

Сам я в работе PLA не использую. Моя 3D-ручка вполне справляется с плавкой PET-G в режиме ABS (210°С). А так PLA является самым популярным филаментом для 3D-печати и на рынке (как и ABS) представлен весьма широко. Производителей PLA минимум несколько десятков на рынке.

• PlastiQ Перейти на сайт
  Производитель недорогого PLA-филамента. Цветов большое количество, качество среднее. Цвет и качество могут чуть отличаться и от партии и от фото товара. Продаётся на Озоне. Пластик сопливит и требует настройки параметров. Но в целом печать на твёрдую четвёрку. Ну и скидки бывают то на одни цвета, то на другие. Отличное соотношение цена/качество.

Пластк SBS (Watson)

SBS (Styrene-Butadiene-Styrene) – стирол бутадиен сополимер. Полупрозрачный, гибкий и прочный пластик. Превосходит по этим параметрам PET-G, PLA и ABS-пластики. Чаще всего из него печатают абажуры ламп и всякие интерьерные вещи. Из последнего, что видел в повседневной жизни – абажуры на лампах в Пятёрочке.

Выглядит вполне достойно и интересно. Сам я из этого пластика не печатал, но определённо его в печати попробую.

• BestFilament Перейти на сайт
  Производитель качественного SBS-филамента. Ассортимент очень широкий, если не сказать огромный. Но и цена не самая доступная на рынке. Однако, по многим позициям и типам пластика из быстродоступных и широко представленных на маркетплейсах продавцов альтернатив FestFilament`у не много. Как минимум, нужно иметь его ввиду на всякий случай.

Пластк TPU (TPEL, TPE, TE, TR, FLEX, BFLEX)

TPU (Thermoplastic Polyurethane) –  термопластичный полиуретан. Стоек к маслам и бензину, гибкий. Температура экструзии 200-220°С. Из-за своей пластичности требует контроля подачи материала при печати и настройки ретракта. Пока им тоже не печатал. Но в планах есть пункт по покупке одной катушки на тесты.

• BestFilament Перейти на сайт
  Производитель качественного TPU-филамента. Ассортимент очень широкий, если не сказать огромный. Но и цена не самая доступная на рынке. Однако, по многим позициям и типам пластика из быстродоступных и широко представленных на маркетплейсах продавцов альтернатив FestFilament`у не много. Как минимум, нужно иметь его ввиду на всякий случай.

Пластик POM (полиацеталь)

POM (PolyOxyMethylene) – полиоксиметилен (полиацеталь). Инженерный пластик, превосходящий по своим характеристикам нейлон. При этом и более капризный, требующий большого контроля параметров при печати. Температура экструзии 280-290°С. 

Продукт полимеризации формальдегида (дома печатать я им точно не буду). И в целом задач по инженерной печати высокопрочных износостойких изделий у меня пока нет. Да и с моим максимумом по экструзии в 260°С без танцев с бубном печатать не получится. Принтер у меня без тех же танцев не прошивается. Поэтому если очень приспичит, то я решу вопрос проставочным резистором на термопаре и просто обману прошивку, а температуру поймаю "на глаз", как уже было в моей практике с пластиком от MAKO (с кривыми характеристиками).

Из основных преимуществ отмечу следующие:

1. Термостойкость (эксплуатация от -50 до 100°С)
2. Отсутствие водопоглощения (нулевая гигроскопичность)
3. Низкий коэффициент трения (0,1–0,3 без смазки)
4. Очень высокая прочность.

• PlastiQ Перейти на сайт
  Производитель недорогого POM-филамента. Цветов большое количество, качество среднее. Цвет и качество могут чуть отличаться и от партии и от фото товара. Продаётся на Озоне. Пластик сопливит и требует настройки параметров. Но в целом печать на твёрдую четвёрку. Ну и скидки бывают то на одни цвета, то на другие. Отличное соотношение цена/качество.
  
  
• BestFilament Перейти на сайт
  Производитель качественного POM-филамента. Ассортимент очень широкий, если не сказать огромный. Но и цена не самая доступная на рынке. Однако, по многим позициям и типам пластика из быстродоступных и широко представленных на маркетплейсах продавцов альтернатив FestFilament`у не много. Как минимум, нужно иметь его ввиду на всякий случай.