Как выбрать филамент для 3D-печати?

Приветствуем! Если вы читаете статью, это означает одно из двух. Либо вы уже занимаетесь 3D-печатью, либо только планируете погрузиться в это интересное, но не простое ремесло. Здесь мы рассмотрим самые популярные типы филаментов, их физические свойства и сферы применения, а также коснемся специализированных композитных и высокотемпературных материалов.

3D-печать за последнее десятилетие превратилась из нишевого хобби в мощный инструмент прототипирования, производства и творчества. Филамент – основа любой FDM-печати, материал, из которого 3D-принтеры создают изделия. Он представляет собой термопластическую нить диаметром 1,75 мм, которая плавится и слой за слоем формирует изделие. Заметим, что некоторые производители изготавливают собственные филаменты, стандартизированные чисто под их модели принтеров.

Содержание

• PLA (полилактидная кислота)
• PETG (гликольмодифицированный полиэтилентерефталат)
• ABS (акрилонитрилбутадиенстирол)
• ASA (акрилонитрил-стирол-акрилат)
• TPU (термопластичный полиуретан)
• Nylon (РА-полиамид)
• Композитные филаменты
  • Carbon Fiber (углеродное волокно)
  • Glass Fiber (стекловолокно)
  • Metal-Filled (бронза, медь, железо)
  • Wood-Filled (древесина)
  • Wolfram-Filled (вольфрамовый филамент)
  • Glow-in-the-dark, Stone, Clay и другие
    
• Высокотемпературные филаменты
  • PEI (Ultem)
  • PEEK (полиэфирефиркетон)
  • PPSU (полифенилсульфон)
  • PC (поликарбонат)
• Выводы

PLA (полилактидная кислота)

PLA – идеальный выбор для начинающих. Печатается почти на любом принтере без нагрева стола. Используется для декоративных элементов, макетов и корпусов, которые не поддаются нагрузкам. Не подходит для уличного использования из-за низкой термостойкости.

PLA имеет чрезвычайно высокое разнообразие именно декоративных видов: матовые, глянцевые, двух- и трехцветные, с блестками или с текстурой дерева. Все они открывают путь для творчества и дизайна. Поэтому если вы печатаете игрушки, дизайнерские изделия, или просто учитесь печатать, рекомендуем выбирать PLA.

PETG (гликольмодифицированный полиэтилентерефталат)

PETG часто называют филаментом "на каждый день", ведь он объединяет простоту печати PLA с механической выносливостью, близкой к ABS. Добавление гликоля уменьшает хрупкость и улучшает прозрачность, поэтому PETG может быть как полупрозрачным, так и полностью непрозрачным – в зависимости от марки. Высокая адгезия слоев делает изделия практически монолитными. При этом он достаточно эластичен и не трескается при ударах. Также относительно устойчив к деформациям при нагревании (до 70–80 °C).

Все это позволяет печатать из него широкий спектр изделий:

• Корпуса электроники. Устойчивый к влаге и УФ-излучению, этот тип филамента идеально подходит для внешних умных сенсоров, корпусов Raspberry Pi, Arduino, реле и датчиков
• Запчасти для 3D-принтеров. PETG – отличный выбор для креплений, держателей проводов, роликов, направляющих и даже деталей экструдера
• Кухонные принадлежности и емкости. Благодаря высокой химической стойкости может применяться для печати бутылочек, мерных ложек, воронок и держателей губок (но не рекомендован для контактов с едой без сертификации)
• Автомобильные аксессуары. Например, подставки для телефонов, крепления для GoPro, держатели проводов, органайзеры в багажник – PETG легко выдерживает температуру в салоне машины.
• Механические детали. Например, шестерни в медленно вращающихся механизмах, крепления для мебели, шарниры, замки – все это будет хорошо работать благодаря низкому коэффициенту трения
• Малосерийное производство. Благодаря качественному внешнему виду и выносливости, PETG используют для создания прототипов, рекламных образцов или ограниченных партий продукции.

ABS (акрилонитрилбутадиенстирол)

ABS – старожилов в мире пластиков. Он используется в промышленности еще с 1950-х годов, и это из него производится LEGO, автомобильные панели, корпуса бытовой техники, каски, инструментальные кейсы и многое другое. Его особенность – прочность, ударопрочность и термостойкость до 95–100°C. В то же время ABS легко обрабатывается: шлифуется наждачкой, склеивается ацетоном, и может быть отполирован ацетоновым паром до глянца.

Однако ABS не следует печатать без закрытой камеры: он будет трескаться, отслаиваться и деформироваться из-за разности температур в помещении. ABS очень чувствителен к охлаждению слоев, поэтому обдув лучше полностью выключать или оставлять на минимуме. Из-за выделения стирола, во время печати требуется вентиляция – желательно с воздухом за пределыамипомещения.

Впрочем, его прочность и легкость обработки изделий позволят использовать его для:

• Корпусов электроники. Он идеален для греющихся устройств – например, блоков питания, роутеров, инструментальных боксов; часто применяется для проектов на Arduino или Raspberry Pi, где требуется ударопрочность
• Автомобильных деталей. Крепление для проводки, салонные детали, органайзеры в багажнике, подставки и держатели – ABS выдерживает и тепло, и вибрации; хорошо себя показывает в летней жаре в авто
• Функциональных прототипов. При тестировании модели перед литьем в пластик, ABS покажет себя максимально приближенным к готовому изделию
• Ремонта бытовой техники. Петли, замки, корпусные элементы, кнопки – все, что ломается дома, часто печатают с ABS
• Печати инструментальных рукояток и кейсов. Рукоятки для напильников, отверток, паяльников – всего, что требует прочности и надежности использования

Посторобка – существенное преимущество ABS. Он очень легко шлифуется, обрабатывается наждачкой, не плавится в руках, как PLA. Склеивается с помощью ацетона или специальных ABS-клеев, сваривающих пластик химически. Ацетоновый пар создает гладкую, глянцевую поверхность, популярную при производстве декоративных объектов или корпусов для гаджетов.

Так когда же выбрать ABS?

• Когда необходима максимальная термостойкость среди доступных материалов
• Если важна ударопрочность
• Если проект требует обработки или эстетического финиша
• Когда вы работаете в закрытом боксе с вентиляцией

ASA (акрилонитрил-стирол-акрилат)

ASA – это инженерный пластик, разработанный для наружного использования. Его главная фишка – устойчивость к ультрафиолету, дождю, морозу и жаре. Он не тускнеет, не желтеет и не крошится от солнца, в отличие от PLA или ABS. Это делает его идеальным кандидатом для печати всего, что будет на храниться улице. Имеет физические характеристики, близкие к ABS, но ASA ведет себя более стабильно при охлаждении, а также лучше наслаивается. В результате, ваше изделие имеет меньше шансов на расслоение. Однако ASA также требует закрытой камеры и вентиляции.

Главное преимущество ASA – УФ-устойчивость. Это тот материал, который можно без страха оставить на солнце на несколько лет, и он будет выглядеть как новый. Никакой PLA или PETG филамент не способен такое выдержать.

При печати требуется закрытая, или хотя бы стабильно теплая камера, иначе возможно расслоение. Запах немного более мягкий, чем у ABS, но все равно нежелательно печатать без вытяжки. Плохо реагирует на обдув – желательно выключать или снижать до минимума. Хорошо прилипает к PEI, BuildTak, каптону с клеем или специальным адгезивам типа Magigoo.

ASA без проблем можно использовать для печати:

• Уличных конструкций. Корпуса камер, умные дверные звонки, метеостанции; клеммные коробки, крепления для солнечных панелей, кабель-менеджмент на фасаде дома
• Автомобільних елементів. Зовнішні кріплення, елементи кузова, кліпси, рамки для номерів, вентиляційні дефлектори
• Уличной рекламы / вывесок. ASA хорошо держит цвет, не выгорает – применяется для букв, логотипов, световых коробов
• Мебели и аксессуаров для сада. Кронштейны для цветочных горшков, декоративные элементы, ручки, части для уличных фонарей
• Технических изделий. Крепление для антенн, спутниковых приемников, интернет-оборудование, расположенное на открытом воздухе

В постобработке ASA ведет себя как ABS. Легко шлифуется и обрабатывается. На ацетон реагирует, но медленнее, чем ABS. Гладкую поверхность можно сделать, но требуется больше времени. Прекрасно окрашивается акриловыми красками.

Когда выбрать ASA:

• Если ищете материал для улицы, который не испортится под дождем, снегом, солнцем
• Если нужно что-то ударопрочное и выносливое, как ABS, но стабильнее в печати
• Если PLA уже "поплавился" на подоконнике – ASA не подведет.
• Идеально для outdoor-энтузиастов, DIY-щиков, установщиков камер, антенн и всех, кто живет с паяльником в руке

TPU (термопластичный полиуретан)

TPU – это полимер, который сочетает эластичность резины с обрабатываемостью пластика. Он бывает разной жесткости, измеряемой в шоре (Shore A) – обычно 85-95. Чем ниже цифра, тем мягче филамент. Это идеальный материал, когда нужна гибкость + износостойкость + упругость. Он способен растягиваться на 300-500% и возвращаться в форму, не теряя прочности.

TPU обожает медлительность – 15-40 мм/с для надежного экструдирования. Лучше всего работает с директ-экструдером – в боуден-системах он имеет привычку "заклинивать", особенно мягкие марки. Следует очень точно настраивать ретракт, иначе получите нестабильную подачу. В качестве поверхности для печати лучше всего подходит стекло или PEI, иногда помогает голубая малярная лента для адгезии.

TPU открывает совершенно новые возможности печати:

• Чехлы для телефонов и гаджетов. Поглощает удары, гнется без трещин, не скользит - именно то, что нужно для защитных обложек
• Антивибрационные элементы. Подошвы под принтеры, амортизаторы для дронов, демпферы вентиляторов, прокладки для двигателей
• Прокладки и уплотнения. Хорошо герметизирует, выдерживает химические жидкости – подходит для сантехники, аквариумов, авто
• Гибкие петли и соединения. Можно напечатать петлю прямо в изделии, которая будет двигаться и сгибаться в течении многих лет
• Подошвы обуви, протекторы, слайдеры. TPU хорошо работает как основа для обуви на заказ, каблуков, колпаков на обувь или спортивной защиты
• Шестерни с высоким трением или контактные поверхности. Не скользит, хорошо "цепляется" к поверхности – удобно для механизмов, где нужен надежный хват
• Обвязки, кабельные органайзеры, браслеты, зажимы. Все, что должно гнуться и выдерживать натяжение

Постобработка:

• Шлифуется трудно – материал мягкий
• Склеивание – сложное, но возможно с использованием специальных клеев для гибких пластиков
• Покраска – возможна, но требует специальных красок

TPU очень чувствителен к пережатию в экструдере. Подача должна быть свободной и ровной.
Если в экструдере есть зазор между шестернями подачи и тефлоновой трубкой – филамент туда "убежит" и застрянет. Не любит высокую скорость и слишком активные ретракты.

Когда выбрать TPU:

• Когда нужна гибкость и механическая выносливость
• Если хотите напечатать демпфер, уплотнитель, обвязку или что-то ударопрочное
• Когда PLA слишком хрупкий, а ABS – слишком твердый

Nylon (РА полиамид)

Nylon –это инженерный пластик, который используют не только в 3D-печати, но и в промышленности: шестеренки, подшипники, технические втулки, текстиль, даже парашюты. В печати ценится за ударопрочность, гибкость, износостойкость и выдержку к агрессивным средам. Это "работающий" материал. Он может гнутся, работать в паре с металлическими деталями, и не разлезется под нагрузкой, как тот же PLA.

Nylon впитывает влагу за несколько часов, и уже через 24–48 часов открытого хранения превращается в ад для экструдера. Влага провоцирует шипение, пузырьки, плохую адгезию, слабый слой. Без сушки нет нормальной печати. Температура сушки: 70–90°C, время – 4-6 часов, идеально – в специальной сушилке или дегидраторе. Печатается при высоких температурах, желательно с закрытой камерой. Хорошо ложится на горячий текстурированный PEI, но иногда нуждается в клее или специальном адгезиве (Magigoo PA). Может быть деформация при охлаждении, поэтому важна стабильная термодинамика внутри принтера.

Реальные примеры использования Nylon:

• Механически нагруженные части. Шестерни, втулки, держатели, крепления, элементы движущихся механизмов
• Рабочие инструменты и оснастка. Втулки, прокладки, гнезда для гаек/болтов, обоймы, шаблоны для сверления
• Технические компоненты. Части RC-моделей, квадрокоптеров, дронов – там, где нужна прочность и гибкость
• Крепления под нагрузкой. Хомуты, фиксаторы, клипсы, которые не треснут от перенапряжения
• Химически стойкие детали. Контейнеры или прокладки, которые контактируют с топливом, маслами, спиртами или щелочами

Постобработка:

• Шлифуется неидеально – волокнистая структура
• Можно красить анилиновыми красителями (после нагрева)
• Склеивание – сложное, только специальными клеями для полиамидов

Когда выбрать Nylon:

• Когда нужно что-то прочное, способное выдержать сгибание
• Когда PLA сломался, ABS потрескался, а TPU слишком мягкий – Nylon идет в бой
• Если есть сушилка, прямые руки и время на настройку – это топфиламент для серьезных задач

Композитные филаменты

Что такое композитные филаменты?

Композитный филамент – это базовый полимер (PLA, PETG, ABS, Nylon, PC, PEI), в который добавлены частицы или волокна твердых материалов. Это не просто "украшение", а целенаправленное улучшение свойств: жесткость, визуальный эффект, термостойкость, масса, стойкость к усталости материала.

Самые распространенные наполнители:

• Carbon fiber (углеродное волокно)
• Glass fiber (стекловолокно)
• Metal-filled (медь, бронза, железо, вольфрам)
• Wood-filled (опилки, древесная пудра)
• Фосфорные частицы (свечение в темноте)
• Кевлар (в промышленных смесях)

Преимущества:

• Значительно повышенная жесткость (особенно у карбоновых и стеклянных)
• Уникальный внешний вид: металл, дерево, камень
• Некоторые (напр. Carbon, GF) – более термостойкие и с меньшей усадкой
• Могут быть легче обрабатываемыми (шлифовка, покраска)

Недостатки:

• Абразивные: без закаленного/рубинового сопла – прощай, латунь
• Склонны к засорам: волокна → ретракции → проблемы
• Хрупкие при ударе (жесткость = меньшая эластичность)
• Как правило вдвое/втрое дороже обычного филамента

Carbon Fiber (углеродное волокно)

Glass Fiber (стекловолокно)

Metal-Filled (бронза, медь, железо)

Wood-Filled (древесина)

Wolfram-Filled (вольфрамовий філамент)

Glow-in-the-dark, Stone, Clay и другие

• Glow (светящийся в темноте) – PLA + фосфорный порошок
• Stone/Clay – эффект камня, мрамора, глины
• Conductive – PLA с графитом – для прототипирования электросхем

Практические советы:

• Используйте закаленное, нержавеющее или рубиновое сопло (0.4–0.6 мм)
• Латунне сотрется после нескольких сотен граммов
• Калибруйте ретракции осторожно – особенно с волокнами, ведь они создают пробки.
• Снижайте скорость подачи – эти филаменты не про "гонять на скорости"
• Держите филамент сухим – волокна могут притягивать влагу быстрее базового полимера.

Композитные филаменты – не для новичка, но дают очень крутые возможности. От легких и жестких креплений из карбона до тяжелых вольфрамовых противовесов, от блеска бронзы до запаха дерева – это не просто печать, это настоящее инженерное искусство.

Высокотемпературные филаменты

Высокотемпературные филаменты работают при температуре свыше 200–300°C, выдерживают высокую механическую, термическую, химическую нагрузку, имеют отличную электроизоляцию, но требуют от принтера больше, чем просто нагреть сопло. Для работы с ними вам нужно реально промышленное оборудование.

Общие требования к печати:

PEI (Ultem)

PEEK (полиэфирефиркетон)

PPSU (полифенилсульфон)

PC (поликарбонат)

Эти материалы – вершина технологии FDM-печати, они открывают двери для промышленных, сертифицированных изделий прямо на вашего стола... если ваш принтер похож больше на часть для реактивного двигателя, чем на бюджетный Ender.

Выводы

Выбор филамента – это больше, чем просто таблица с температурой экструдера. Это сознательное решение, которое должно учитывать:

• Механические требования к изделию (должно ли оно выдерживать нагрузку, удары, растяжение?)
• Условия эксплуатации (будет ли он на улице, во влажной среде, под солнцем или в моторном отсеке?)
• Финансовые возможности (ведь некоторые катушки стоят как половина самого принтера)

Если вы создаете макет, сувенир или декоративную фигурку – PLA обеспечит отличное качество с минимумом проблем.
Для корпусов, держателей, монтажных решений – PETG или ABS обеспечат выносливость и гибкость.
Нужна эластичность или ударопрочность – используйте TPU и ваши детали переживут даже падение с крыши.
Инженерные задачи, где требуется высокая прочность или износостойкость – здесь пригодятся Nylon, композиты и карбоновые смеси.
А для сфер, где механика сочетается с термоядерной стабильностью, только PEI, PEEK, PPSU открывают двери в настоящий мир промышленного использования.

Понимание материала – половина успеха. Вторая половина – это:

• Правильная сушка филамента (влага – враг любого полимера)
• Калибровка принтера (Z-offset – святой Грааль адгезии)
• Температурный профиль (сопло, стол, охлаждение)
• Понимание геометрии изделия (сечения, навесы, крепеж)

И главное: никакой филамент не спасет криво собранный или запущенный принтер. Даже PEEK не скроет ошибку калибровки. Инженерный подход, внимание к деталям и желание учиться – вот три основы качественной печати.

Команда Masteram