FDM-tekniikan materiaalit

FDM-tekniikka eli Fused Deposition Modeling on yksi yleisimmistä ja suosituimmista 3D-tulostustekniikoista. Se on erityisen tunnettu joustavuudestaan ja monipuolisuudestaan, sillä se käyttää erilaisia termoplastisia materiaaleja tuotteiden ja prototyyppien valmistukseen. FDM-materiaalivalikoima kattaa laajan skaalan ominaisuuksia, kuten kestävyyttä, joustavuutta, kemikaalikestävyyttä sekä lämmönsietokykyä. Valitsemalla oikean materiaalin FDM-tulostukseen voidaan varmistaa, että lopputuote täyttää halutut tekniset vaatimukset ja kestää käyttöolosuhteet.

Tällä sivulla käymme läpi yleisimpiä FDM-tekniikan materiaaleja. Keskitymme kunkin materiaalin käyttökohteisiin, hyötyihin, haittoihin, kestävyysluokitukseen sekä lämpötilankestoon. Tämä opas auttaa sinua ymmärtämään, milloin ja miksi kannattaa valita tietty materiaali, jotta tulosteesi ovat laadukkaita ja soveltuvat tarkoitukseensa. Olipa kyse sitten koriste-esineistä, mekaanisista osista, tai ulkokäyttöön soveltuvista tuotteista, tästä artikkelista löydät tarvitsemasi tiedot oikean materiaalin valintaan FDM-tulostusta varten.

PLA – Polylaktidi

PLA, eli polylaktidi, on biologisesti hajoava polyesteri, joka valmistetaan uusiutuvista resursseista, kuten maissitärkkelyksestä tai sokeriruo’osta. Materiaali kehitettiin alun perin 1920-luvulla, mutta se on saanut suosiota FDM-tulostuksessa vasta viime vuosina. Myöskin sen käyttöönotto venyi vasta vuodelle 1989, koska sitä aiemmin sen valmistaminen oli vielä kallista. PLA on yksi suosituimmista materiaaleista FDM-tulostuksessa, ja se on tunnettu helppokäyttöisyydestään ja ympäristöystävällisyydestään.

Käyttökohde: PLA sopii erinomaisesti prototyyppien tekemiseen, koriste-esineisiin ja tuotteisiin, jotka eivät altistu suurille rasituksille. PLA on erinomainen valinta myös monimutkaisten mallien tulostamiseen.

Hyödyt:

  • Helppokäyttöinen ja “ympäristöystävällinen”
  • Alhainen tulostuslämpötila
  • Hyvä pinnanalaatu
  • Erittäin “kova” materiaali

Haitat:

  • Lämmönkestävyys
  • Rajoitettu kestävyys
  • Kovuus

Kestävyysluokittelu: 2/5

Lämpötilakesto: 60 °C

ABS – Akryylinitriilibutadieenistyreeni

ABS, eli akryylinitriilibutadieenistyreeni, on synteettinen polymeeri, joka kehitettiin 1940-luvulla. Tämä materiaali on erittäin suosittu FDM-tulostuksessa sen kestävyyden ja iskunkestävyyden ansiosta. ABS on vakiintunut materiaali monilla teollisuudenaloilla, ja sitä käytetään laajalti auto- ja elektroniikkateollisuudessa.

Käyttökohde: ABS on suosittu materiaali osien valmistamiseen, jotka vaativat kestävyyttä ja iskunkestävyyttä. Sitä käytetään yleisesti leluissa (legot), auton osissa ja elektroniikassa.

Hyödyt:

  • Kestävä ja sitkeä
  • Hyvä lämpötilan kesto
  • Kiillotettava pinta (kemiallisesti sekä hiomalla)

Haitat:

  • Voi aiheuttaa höyryjä tulostuksen aikana
  • Vaikeampi tulostaa kuin PLA

Kestävyysluokittelu: 4/5

Lämpötilakesto: 95 °C (Tämä riippuu valmistajasta sekä siitä, jälkikäsitelläänkö osia)

PETG – Polyeteenitereftalaattiglykoli

Polyeteenitereftalaattiglykoli eli PETG, on termoplastinen polyesteri, joka on johdettu PET:stä, joka on tuttu muun muassa muovipulloista. PETG kehitettiin 1940-luvulla puolivälissä, ja se on nykyään suosittu materiaali FDM-tulostuksessa sen monipuolisuuden ja kestävyyden ansiosta.

Käyttökohde: PETG on joustava ja vahva materiaali, joka sopii sekä mekaanisiin osiin että ruokasovelluksiin. Sitä käytetään esimerkiksi pullon valmistuksessa ja elintarvikekontaktisovelluksissa.

Hyödyt:

  • Helppo tulostaa
  • Kestävä ja sitkeä
  • Kestävä kosteudelle ja kemikaaleille

Haitat:

  • Voi olla herkkä naarmuuntumiselle
  • Kiinnittyy joskus liiankin hyvin tulostuspetiin

Kestävyysluokittelu: 4/5

Lämpötilakesto: 80 °C (Tämä riippuu valmistajasta sekä siitä, jälkikäsitelläänkö osia)

Nylon

Nylon on synteettinen polyamidi, joka kehitettiin 1930-luvulla. Se on erittäin kestävä ja luja materiaali, joka on suosittu monissa teollisissa sovelluksissa. FDM-tulostuksessa nylon on arvostettu sen kestävyyden ja joustavuuden ansiosta.

Käyttökohde: Nylon sopii erinomaisesti toiminnallisiin osiin, jotka vaativat kestävyyttä ja joustavuutta. Nylon on yleinen valinta vaihteiden, kiinnikkeiden ja erilaisten mekaanisten osien tulostamiseen.

Hyödyt:

  • Erittäin kestävä
  • Hyvä kemikaalikestävyys
  • Joustava

Haitat:

  • Vaikea tulostaa
  • Herkkä kosteudelle

Kestävyysluokittelu: 5/5

Lämpötilakesto: 120 °C (Tämä riippuu valmistajasta sekä siitä, jälkikäsitelläänkö osia)

TPU – Termoplastinen polyuretaani

TPU, eli termoplastinen polyuretaani, on joustava ja kestävä materiaali, joka kehitettiin 1950-luvulla. Se on erittäin monipuolinen materiaali, joka on suosittu pehmeiden ja joustavien osien valmistuksessa FDM-tulostuksella.

Käyttökohde: TPU sopii hyvin pehmeiden ja joustavien osien, kuten puhelimen kuorien, vaatteiden osien ja suojuksien valmistukseen.

Hyödyt:

  • Erittäin joustava
  • Kestävä ja sitkeä
  • Hyvä kemikaalikestävyys

Haitat:

  • Vaikea tulostaa
  • Hitaampi tulostaa kuin muut materiaalit

Kestävyysluokittelu: 4/5

Lämpötilakesto: 80 °C

ASA – Akryylinitriilistyreeniakrylaatti

ASA, eli akryylinitriilistyreeniakrylaatti, on synteettinen polymeeri, joka on kehitetty erityisesti kestämään sääolosuhteita ja UV-säteilyä. Se kehitettiin 1970-luvulla ja on edelleen suosittu ulkokäyttöön suunnattujen komponenttien valmistuksessa FDM-tulostuksella.

Käyttökohde: ASA sopii erinomaisesti ulkoisten komponenttien, kuten antennien, koteloiden ja ulkokalusteiden osien valmistukseen.

Hyödyt:

  • UV-kestävä
  • Hyvä iskunkestävyys
  • Helppo tulostaa

Haitat:

  • Voi aiheuttaa höyryjä tulostuksen aikana
  • Voi olla kallis

Kestävyysluokittelu: 4/5

Lämpötilakesto: 90 °C (Tämä riippuu valmistajasta sekä siitä, jälkikäsitelläänkö osia)

PC – Polykarbonaatti

Polykarbonaatti on erittäin vahva ja kestävä synteettinen polymeeri, joka kehitettiin 1950-luvulla. Se on suosittu monissa vaativissa sovelluksissa, ja FDM-tulostuksessa se on tunnettu vahvuudestaan ja läpinäkyvyydestään.

Käyttökohde: Polykarbonaatti sopii hyvin osiin, jotka vaativat korkeaa kestävyyttä ja läpinäkyvyyttä. Sitä käytetään esimerkiksi valaistuskomponenteissa, suojalaseissa ja instrumenttikuorissa.

Hyödyt:

  • Erittäin kestävä
  • Kestävä korkeille lämpötiloille
  • Läpinäkyvä

Haitat:

  • Vaikea tulostaa
  • Vaatii korkean tulostuslämpötilan

Kestävyysluokittelu: 5/5

Lämpötilakesto: 110 °C (Tämä riippuu valmistajasta sekä siitä, jälkikäsitelläänkö osia)

FAQS

Mikä materiaali sopii parhaiten ulkokäyttöön?

ASA on erinomainen valinta ulkokäyttöön, sillä se kestää hyvin UV-säteilyä ja säätä.

Mikä materiaali on vahvin?

Polykarbonaatti (PC) ja hiilikuituvahvistettu filamentti ovat vahvimpia FDM-materiaaleja kuluttajatason laitteissa. On olemassa muitakin, kuten ULTEM ja PEEK, mutta ne vaativat erikoisemmat laitteet.

Mikä materiaali on helpoin tulostaa?

PLA on yleisesti helpoin tulostaa, sillä se vaatii alhaisen tulostuslämpötilan ja tarttuu hyvin tulostusalustaan.

Mikä materiaali kestää korkeita lämpötiloja?

Polykarbonaatti (PC) kestää korkeita lämpötiloja, aina 110 °C asti. Tähänkin sama lisäys kuin materiaalien vahvuuteen, että teollisilla laitteilla voidaan tulostaa esimerkiksi PEEK:iä jonka lämmönkesto on erinomainen (jopa +250ºC).

Voiko FDM-tekniikalla tulostaa joustavia osia?

Kyllä, TPU on joustava FDM-materiaali, joka sopii pehmeisiin ja joustaviin osiin.

Johtopäätös

FDM-tekniikan materiaalit tarjoavat laajan valikoiman mahdollisuuksia erilaisiin käyttökohteisiin. Jokaisella materiaalilla on omat etunsa ja haittansa, ja valinta riippuu usein sovelluksen vaatimuksista. PLA on suosittu aloittelijoiden keskuudessa, kun taas ABS, PETG ja nylon tarjoavat enemmän kestävyyttä vaativiin sovelluksiin. TPU on loistava joustaviin osiin, kun taas polykarbonaatti ja hiilikuituvahvistetut filamentit tarjoavat huippuluokan lujuutta ja kestävyyttä.