Пистолетный выстрел послужил сигналом создать бизнес.
Дабы развеять мифы о том, что катушки с пластиком для 3d-принтеров растут на деревьях можно только покупать и перепродавать, а так же о том, что достаточно купить «все-в-одном» экструдер и начать свой бизнес, я отправился на разведку к московским производителям ABS и PLA (и HIPS). Действительно, я попал в профессиональный цех с промышленным оборудованием, с измерительными и управляющими приборами высокой точности, высокими стандартами к чистоте (ибо процесс производства очень ответственный) и общительными основателями (готовыми делиться знаниями с любознательной и думающей аудиторией), у которых куча технокреативных идей и планов по захвату мира рынка. (+5 к уровню национальной гордости)
Как рассказал мне со-основатель компании: «Сначала мы увидели распечатанный нож для фруктов, и очищенный им от кожуры апельсин, затем шоком было видео с пистолетом Коди Уилсона и понеслось...»
В то время когда я написал на Хабре первые 2 статьи про 3d-принтеры (весна 2013), эти ребята уже начали создавать бизнес по производству пластика. Интересно, что и мне и им пришла в голову аналогичная идея, как можно дополнить поговорку, мол, человек может бесконечно смотреть на огонь, воду, как работает другой человек и на то, как печатает 3d-принтер.
Полилакти́д (ПЛА, PLA) - биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота. Сырьем для производства служат ежегодно возобновляемые ресурсы, такие как кукуруза и сахарный тростник. Используется для производства изделий с коротким сроком службы (пищевая упаковка, одноразовая посуда, пакеты, различная тара), а также в медицине, для производства хирургических нитей и штифтов.
Под катом - основные этапы превращения сырья в катушки с PLA для 3d-принтеров
Панорама цеха
Справа налево
Жила была кукурузка, потом ее перерабатывают в такие вот шарики и кладут в такие коробки
Из тонны сырья получается около 900 кг пластика
Так как это натурпродукт, он побаивается света и влаги, поэтому его оберегают вот таким мешком и куском силикагеля
А это «пылесос», которым зачерпывают 100 кг «кукурузных шариков» и отправляют в контейнер
Здесь сырье сушится, при этом запах стоит как в кондитерской
Добавляем «щепотку» красителя (тоже полностью натуральный, австрийское качество)
Здесь сырье разогревается и превращается в вязкую массу.
Под давление вала пропускаем сквозь нагревательные элементы.
Диаметр выходного отверстия «топки» около 3 мм, пластик приобретает нужный диаметр (1,75 мм) за счет того, что его тут же тянут, причем тяга очень точно настраивается 
Ванна для охлаждения. Для ABS и PLA разные температуры
Диаметр остывшего пластика измеряется лазерным прибором. Установлена допустимая погрешность диаметра нити ±0,03 мм
Дистанционный мониторинг диаметра пластика
Cкорость протяжки нити через лазер 55 метров в минуту
Управление тягой. Именно тяга создает нужный диаметр. При помощи этого узла можно очень точно подбирать тягу моторов и тем самым регулировать диаметр пластика.
«Веретено» - управляет скоростью наматывания на катушку. Нет на КАТУШКУ.
Вот это - КАТУШКА.
Без пластика
Важно отметить равномерность заполнения катушки
После того как большая катушка заполнится, ее снимают и перематывают нить на маленькие (привычные для всех) катушки.
Обычные катушки попадают в заботливые руки девушки, которая комплектует коробку
Пакетик, защищающий от пыли, силикагель , защищающий от влаги, плотная коробка, защищающая от прямых солнечных лучей и наклейки. На наклейках указаны рекомендуемая температура плавления (для ABS и PLA они разные), диаметр нити, вес и материал.
Отсюда они отправятся по всей Москве и странам СНГ
Чистота
На что я обратил внимание - в цеху очень чисто, приняты все меры, чтобы было как можно меньше пыли: заклеены скотчем окна, часто делается уборка, используется жидкость-антистатик, особо важные места укрываются полиэтиленом.
растворимый пластик
высокопрочный полистирол (HIPS), который по своим характеристикам очень напоминает обычный ABS (под который Rep 2X «оптимизирован»). HIPS растворяется в лимонене, веществе на цитрусовой основе. Сложные объекты можно печатать стандартным ABS или PLA, а HIPS использовать в качестве материала для поддержек. Конечный продукт погружается в ванну с лимоненом, где HIPS растворяется за несколько часов. Кроме того, HIPS имеет близкую рабочую температуру, хорошо клеится к ABS и платформе. Расход лимонена нужен маленький, так как большая часть поддержки обычно удаляется руками. Лимоненная ванна – слегка более сложная процедура, чем если бы это была обычная вода, но у нее есть свой плюс: после купания деталь пахнет лимоном.
Пара советов как выбрать хороший пластик.
PLA очень чувствителен к режиму хранения (в темноте, сухости и без пыли). Прутик должен быть чистый без вкраплений, ровный, без отслоений, на поверхности - лёгкий блеск.
Наличие инородных тел проверяется в месте разрыва. Если поднатужиться и разорвать кусочек пластика (а рвется там где «тонко»), то место разрыва должно быть однородным - это признак хорошего качества.
Долговечность/биоразалагаемость
(картинка для инвесторов-экологов)
А вот данные похожие на правду
Примеры из PLA
PLA-пластик (ПЛА) - биоразлагаемый, биосовместимый, термопластичный, алифатический полиэфир, мономером которого является молочная кислота.
PLA-пластик, или полилактид, является наиболее биологически совместимым и экологически чистым изо всех материалов, применяемых в 3D-принтерах. Его популярность обусловлена сразу несколькими причинами.
Главное достоинство PLA-пластика – его экологичность. По структуре он представляет собой полностью биоразлагаемый термопластичный полиэфир — полимер молочной кислоты, полученной в процессе переработки кукурузы, крахмала, целлюлозы, сахарного тростника. Этим и объясняется появление полусладкого запаха при нагревании полилактида в процессе 3D-печати. Не токсичность материала позволяет проводить процесс печати даже в слабопроветриваемых помещениях.
PLA-пластик по праву считается одним из наиболее перспективных материалов, ведь для его синтеза используют ресурсы, которые ежегодно возобновляются. По мнению многих специалистов, упаковки, напечатанные полилактидом, вскоре смогут заменить обычные бионеразлагаемые аналоги. При производстве PLA-пластика в атмосферу выбрасывается вдвое меньше, по сравнению с производством полимеров на нефтяной основе, углекислого газа. При этом также на 35% сокращается использование ископаемых ресурсов.
Биоразлагаемость PLA-пластика является и основным недостатком этого материала. Напечатанные с использованием полилактида модели не могут похвастаться долговечностью – под воздействием солнечного света и влаги они полностью разлагаются в период от месяца до двух-трех лет. По этой причине PLA-пластик не используется для печати функциональных деталей. Однако, детали из PLA пластика имеют хорошее скольжение, из него можно делать подшипники скольжения.
PLA-пластик идеально подходит для производства различных сувениров и одноразовых изделий (упаковка для пищи, одноразовая посуда, пакеты). В медицине полилактид применяют при производстве штифтов и хирургических нитей. Изделия из PLA выглядят более гладко, с глянцевым отблеском.
Еще одной положительной особенностью PLA-пластика является относительно низкая температура плавления, примерно равная 170-180 °C. Благодаря этому заметно повышается энергоэффективность 3D-печати, а также появляется возможность использовать для печати недорогое алюминиевые или латунные сопла. Экструзия PLA проводится при немного меньшей температуре – 150-160 °C.
Для лучшего прилипания изделия из PLA пластика к рабочему столику используют термостойкую малярную ленту или полиимидную пленку (каптон).
Недостатком полилактида является медленное застывание – стеклование происходит при температуре приблизительно 50 °C. Это нужно учитывать при для печати пластиком PLA. Лучше всего подойдет устройство с открытым типом корпуса, оснащенное дополнительным воздушным охлаждением для более быстрого стеклования изделий. Желательно, чтобы рабочая платформа снизу подогревалась, иначе при печати больших объектов есть риск деформации модели. Однако, в отличии от , нагрев рабочей платформы не обязателен, небольшие изделия можно печатать на холодном столике.
Еще одним преимуществом PLA является низкий коэффициент усадки. Это позволяет проводить печать с высоким разрешением, создавать геометрически сложные модели, что трудно сделать, например, при печати ABS пластиком. К тому же, изделия из полилактида практически не нуждаются в дополнительной обработке, и они сразу готовы к эксплуатации. Объекты, напечатанные из PLA, можно окрашивать акриловыми красками.
Минусом PLA пластика является его повышенная хрупкость и жесткость, поэтому в отличии от ABS, удаление поддержек из PLA при печати на одноэкструдерных 3D-принтерах является крайне трудоемкой процедурой.
Физико-механические характеристики PLA (ПЛА) пластика:
| Температура плавления | 173-178°C |
| Температура размягчения | 50°C |
| Твердость (по Роквеллу) | R70-R90 |
| Относительное удлинение при разрыве | 3,8% |
| Прочность на изгиб | 55,3 МПа |
| Прочность на разрыв | 57,8 МПа |
| Модуль упругости при растяжении | 3,3 ГПа |
| Модуль упругости при изгибе | 2,3 ГПа |
| Температура стеклования | 60-65°C |
| Плотность | 1,23-1,25 г/см³ |
| Минимальная толщина стенок | 1 мм |
| Точность печати | ± 0,1% |
| Размер мельчайших деталей | 0,3 мм |
| Усадка при изготовлении изделий | нет |
| Влагопоглощение | 0,5-50% |
Из всех известных видов сырья наиболее распространенной является полимерная пластмасса двух видов: abs и pla пластик. Это термопластики, которые расплавляются при высокой температуре и затвердевают при остывании. Из них можно изготавливать любые изделия.
Физические характеристики АБС и ПЛА
Оба вида пластика могут принимать любые формы , но между ними есть несколько существенных различий.
Пластик ABS:
- При печати острых углов немного закругляется, что снижает качество изделия. Эту проблему можно устранить при помощи обычного вентилятора.
- АБС-пластик менее эластичен по сравнению с пластиком ПЛА.
Пластик PLA:
- Работать легче, он эластичный и имеет меньше повреждений в процессе печати.
- При нагревании его консистенция более жидкая и гибкая. Благодаря этому можно создавать мелкие детали или хорошо проработанные фигурки.
Основные характеристики
- ABS пластик легко принимает разные формы , он пластичен и гибок.
- Работать с изделиями из этого материала просто: они легко шлифуются и подвергаются механическому воздействию.
- Это крепкий, термостойкий и гибкий материал.
- Пластик ПЛА изготавливается из растительных продуктов и является экологически чистым материалом, совершенно безвредным для человека и окружающей среды.
- Применяется для изготовления упаковок в пищевой промышленности . По своим характеристикам пластик PLA является жестким, но работать с ним не сложно.
- В готовом изделии трудно поддается шлифовке и обработке.
Заключение
PLA – это богатый выбор цветов, приятный глянцевый вид изделий и возможность производства прозрачных частей. Используется в домашних условиях для печати небольших бытовых предметов или игрушек.
Большинство пользователей ПЛА пластика ценят его за экологичность и безопасность для человека. При грамотном использовании скорость печати ПЛА пластиком может быть довольно высокой. При работе материал дает высокую точность проработки деталей.
Благодаря хорошим физическим показателям пластик PLA получил признание у многих пользователей, имеющих домашний 3D принтер.
ABS – прочный, эластичный, устойчивый к высоким температурам и поддающийся механическому воздействию материал.
При нагревании принимает жидкую консистенцию и выделяет запах горелого пластика. Требует дополнительно нагретой рабочей поверхности для работы, поэтому он не может использоваться каждой моделью трехмерных принтеров.
Требует дополнительного контроля над процессом печати.
PLA-ПЛАСТИК (ПОЛИЛАКТИД)
Это полностью биоразлагаемый, безопасный, экологически чистый продукт, полученный из кукурузы или сахарной свеклы. При его производстве не используется ископаемое топливо. Во время работы, при нагревании, PLA издает полусладкий запах. Благодаря этим характеристикам PLA-пластик является наиболее подходящим материалом для использования в закрытых помещениях, в школах и офисах. PLA-пластик является наилучшим материалом для начала работы с 3D-принтером. Более низкая степень деформации этого пластика способствует правильной печати модели, а также обеспечивает высокое разрешение печати, позволяющее создавать модели большей геометрический сложности чем при использовании ABS. Во время печати PLA-пластиком рекомендуется использовать вентилятор для более быстрого затвердевания изделий и достижения более высокого качества печати. Основной недостаток PLA-пластика – это отклеивание углов (деламинация). Не впитывает влагу.
ABS-ПЛАСТИК (АКРИЛОНИТРИЛБУТАДИЕНСТИРОЛ)
Это прочный и крепкий полимер, полученный из ископаемого топлива, используемый для производства кубиков конструктора Лего и пластиковых чехлов для телефона. При печати больших объектов будьте осторожны, так как возможно деформирование, вызванное тепловым искажением во время остывания частей. Из-за высокой температуры плавления ABS-пластика рекомендуется использование платформы с подогревом для печати, что также позволяет обеспечить правильную адгезию слоев и помогает избежать таких проблем как warping (скручивание углов). Для улучшения адгезии также возможно использование каптоновой ленты. Применение ABS-пластика рекомендуется для изготовления деталей, подвергающихся воздействию высоких температур. Для обработки готовых изделий из ABS-пластика и смягчения поверхности используется ацетон (в виде пара в закрытой ёмкости или с помощью специальной щетки), также можно покрыть поверхность модели акриловой краской. Типичные недостатки ABS-пластика - это образование трещин, скручивание углов и отделение слоев.
Общие характеристики
Оба пластика можно сверлить, шлифовать, полировать и красить акриловой краской. В продажу поставляются в виде катушек весом 1 кг, с диаметром нити 1,75 или 3 мм.
Мифы о PLA-пластике
- Растворяется в воде и деформируется во влажной среде. Растворимый в воде пластик - это PVA (поливинилацетат), а не PLA.
- Являясь биоразлагаемым, разлагается за несколько месяцев. Изделие разлагается только в том случае, если его подвергнуть воздействию атмосферных агентов в течение длительного времени. Кроме того, использование материалов с подобными характеристиками является одним из способов заботы об окружающей среде.
- ABS-пластик намного прочнее PLA . При изготовлении пластмассовых предметов методом литья под давлением, детали из ABS-пластика являются более прочными. Технология трехмерной печати основана на методе послойного наплавления. Таким образом, если адгезия слоев PLA-пластика выше чем у ABS, предметы, изготовленные с его использованием, будут намного прочнее.
| Технические характеристики | PLA | ABS |
| Плотность (гр/см3) | 1.25 | 1.05 |
| Предел прочности на разрыв (МПа, 23 ºC) | 28 МПа | 30 МПа |
| Температура размягчения | ~ 60 °C | ~ 110 °C |
| Температура плавления | ~ 180 °C | ~ 220 °C |
| Температура экструзии | ~190-200 °C | ~220 °C |
| ABS | PLA |
| Необходимо использование подогреваемой платформы (увеличение затрат электроэнергии) | Использование подогреваемой платформы не является строго необходимым |
| Хорошие результаты без использования вентилятора во время печати | Настойчиво рекомендуется использование вентилятора при печати |
| Лучшая адгезия при использовании каптоновой ленты | Хорошая адгезия на различные поверхности |
| Ограниченная прочность пластика | Более высокая четкость при печати, более высокая адгезия слоев |
| Предрасположен к появлению трещин, отделению слоев и скручиванию углов | Предрасположен к отклеиванию углов и образованию выпуклостей |
| Более гибкий. Гнется прежде чем сломаться | Более жесткий. Не гнется, сразу ломается |
| Гнется при использовании адгезивных веществ или растворителей (ацетона) | Гнется при использовании адгезивных веществ |
| При печати образуется дым с неприятным токсичным запахом. | Приятный полусладкий запах при экструзии. |
| Изготовлен из ископаемого топлива | Изготовлен из остатков биомассы |
Современные 3D-ручки позволяют создавать настоящие шедевры. Основным комплектующим материалом для них выступает пластик. При нагревании он становится мягким и пластичным, приобретая заданную форму, а при охлаждении затвердевает. Многих волнует вопрос, какой пластик лучше ABS или PLA. Ведь каждый пользователь устройства желает, чтобы конструкция прослужила долгие месяцы и могла радовать своего обладателя каждый день.
Отличия пластика ABS и PLA
PLA – биоразлагаемый тип пластика, изготовленный из сахарного тростника или кукурузного сырья. В процессе затвердевания появляется еле уловимый сладковатый запах. В естественной среде процесс разрушения может составлять от пары недель до года. Благодаря своим превосходным характеристикам комплектующий элемент широко используется в медицине, художественной сфере и при производстве различных изделий.
Преимущества PLA пластика
- Обладает хорошей адгезией. Прекрасно прилипает к поверхности керамики, стекла, металла.
- Приобретает вязкое состояние при температуре от 150-170 градусов. При этом не нуждается в дополнительном охлаждении.
- Полностью безвреден. Не выделяет вредных веществ, безопасен для здоровья пользователя.
- Богатая цветовая палитра. Можно создавать изделия различных расцветок.
Разница между ABS и PLA заключается в том, что последний имеет наиболее высокий коэффициент трения. Из-за этого процесс его выхода наружу связан с большими усилиями. Дополнительным его преимуществом является то, что готовые конструкции имеют глянцевую поверхность. К его недостаткам относится хрупкость и недолговечность. В процессе эксплуатации предрасположен к отклеиванию углов и появлению различных выпуклостей.
ABS – высокопрочный полимерный материал, изготовленный из нефтепродуктов. Широко используется в различных областях, при производстве элементов кузовных частей наземного транспорта. Благодаря своим техническим характеристикам обладает повышенной прочностью, надежностью и долговечностью. Печать обычно производится при температурном режиме 200-240 градусов.
Достоинства ABS пластика
- Прекрасная механическая прочность. Отлично подходит для создания макетов и деталей. Изготовленные конструкции могут прослужить много месяцев.
- Идеальная глянцевая поверхность. Все изделия имеют безупречный внешний вид.
- Дополнительная обработка заготовки. Готовое изделие можно немного обработать вручную, при этом оно не сломается и не изменит своей формы.
- Эластичная поверхность. Производители данного комплектующего элемента используют различные добавки, что делает компонент более мягким и гибким.
К дополнительным преимуществам относится то, что он достаточно быстро затвердевает. Его также можно использовать вторично, так как он практически не теряет своих технических свойств. На сегодняшний день пользуется популярностью среди многих потребителей. К его недостаткам относится то, что при экструзии наблюдается запах горелой пластмассы, также он обладает низкой липучестью.
Итак, мы увидели, чем отличается ABS от PLA. Первый более прочный, но выделяет неприятный запах. Второй экологически безопасный, но достаточно хрупкий. Для новичков и детей самым оптимальным вариантом будет PLA-пластик. ABS-пластик прекрасно подойдет для профессионалов, особенно тех, кто любит создавать сложные и объемные фигуры, отличающиеся замысловатостью.
При выборе комплектующего материала для вашего устройства ознакомьтесь с отзывами пользователей, что позволит вам получить более объективную картину и сделать правильный выбор.