3D Print gids – Filament materiaal keuze

Als u een 3D-printer in handen krijgt, opent u de deur naar een universum van mogelijkheden. Of het nu gaat om iets functioneels zoals onderdelen voor een apparaat of decoratief, zoals beeldjes. Er is één gemeenschappelijke behoefte om dit te bewerkstelligen, namelijk 3D-printerfilament.

Dit is de grondstof die ervoor zorgt dat u kunt blijven printen, er is een overvloed aan keuze wat betreft 3D-printerfilament voor u beschikbaar.

Tegenwoordig hebben wij als makers de luxe van keuze van meerdere materiaal soorten, van de alledaagse soorten als PLA en PETG tot industriële materialen als Nylon of PC-PBS is beschikbaar.

Met zoveel variatie bij de hand, is het gemakkelijker dan ooit om hoogwaardige functionele prints te maken. Om u te helpen de juiste materialen te vinden, vindt u hier onze hulp voor materiaalkeuze voor 3D-printerfilament.

Eigenschappen van materialen

Om filament te kunnen vergelijken kun je eerst een aantal eigenschappen hiervan bepalen. Deze eigenschappen hebben direct invloed op het toepassingsgebied, dus door die te weten kun je makkelijker de keuze maken voor filament voor jouw specifieke toepassing uit de verschillende soorten 3D-printerfilament.

Printbaarheid

De printbaarheid van een materiaal is gedefinieerd door het gebruiksgemak en de benodigde materialen om het te kunnen printen.

Duurzaamheid

De duurzaamheid is bepaald door de impact weerstand, gemeten door een Charpy impact test uit te voeren. Deze Charpy-impacttest, is ook wel bekend als de Charpy V-notch-test. Dit is een test met hoge reksnelheid waarbij een standaard ingekeept exemplaar wordt geraakt met een slinger met gecontroleerd gewicht die vanaf een vast ingestelde hoogte wordt losgelaten. Deze impacttest helpt bij het meten van de hoeveelheid energie die door het monster wordt geabsorbeerd tijdens breuk. Hier kun je meer over vinden in de standaard: ASTM D256 (ISO 179, GB/T 1043)

Weersbestendigheid

Weersbestendigheid is afhankelijk van weerstand tegen warmte, vrieskou, regen/vocht en UV stralen.

Warmtebestendigheid

De warmtebestendigheid van filament is gedefinieerd door de VST-waarde, dit is de afkorting voor Vicat Softening temperature. Dit is de temperatuur waarbij een naald met een plat uiteinde onder een bepaalde belasting tot een diepte van 1 mm in het monster dringt. Deze test is beschreven in de standaard: ASTM D1525 (ISO 306 GB/T 1633).

Sommige filamenten krijgen een HDT-waarde, dit staat voor Heat Deflection Temperature. Dit is een maat voor de weerstand van het polymeer tegen vervorming onder een bepaalde belasting bij verhoogde temperatuur. Met andere woorden, het is de temperatuur waarbij een polymeerteststaaf 0,25mm verbuigt onder een gegeven belasting. Dit is omschreven in de standaard: ISO 75 0.45 MPa.

Stijfheid

De stijfheid van filament is gedefinieerd met een Young’s modulus, volgens de standaard: ASTM D638 (ISO 527, GB/T 1040). Young’s modulus is een manier om te bepalen hoe stijf of hoe flexibel een materiaal is en hoe gemakkelijk het zal terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm wanneer de belasting wordt verwijderd. Een stijf materiaal krijgt een hoge modulus waarde. Een flexibel materiaal juist een lage modulus.

PLA

In het koninkrijk van 3D printen is PLA koning. Het is veruit het meest populaire materiaal en dit is met goede redenen. Onder andere door eenvoudige printbaarheid, lage eisen aan uw machine en het gebruiksgemak. PLA staat voor Poly Lactic Acid, het is een biologisch afbreekbaar plastic. Dit word bijvoorbeeld als verpakkingsmateriaal voor voedingsmiddelen gebruikt. Het wordt geproduceerd uit hernieuwbare plantaardige grondstoffen zoals maiszetmeel.

Door de relatief lage print temperaturen, worden er minder hoge eisen aan uw machine gesteld. Een heated bed is bijvoorbeeld optioneel en ook is een volledig metalen hotend niet per se nodig. Een ander voordeel van het gebruik van PLA is dat het tijdens het printen geen onaangename geur afgeeft (in tegenstelling tot andere filamenten). Het wordt over het algemeen beschouwd als een geurloos filament, maar velen hebben gemeld dat ze zoete, soms zelfs popcornachtige dampen ruiken, afhankelijk van het type PLA.

• Printbaarheid: Zeer eenvoudig
• Duurzaamheid: Lager dan gemiddeld (Charpy: ± 23 kJ/m2)
• Weersbestendigheid: Laag (oa Hoge gevoeligheid voor UV)
• Warmtebestendigheid: Laag (HDT: 49-52 ºC)
• Stijfheid: Boven gemiddeld tot Hoog (± 4.107 GPa)
• Krimp: Laag (0,37-0,41 %)
• Print temperatuur: 180-230 ºC
• Bed temperatuur: 20-60 ºC (optioneel mits op kamertemperatuur)
• Ondergrond: Hecht goed op oa schilderstape, glazen bed i.c.m. Magigoo Original en PEI.

Wanneer kun je PLA toepassen

In dit geval is de betere vraag wellicht: Wanneer kun je PLA beter niet gebruiken? In vergelijking met andere soorten 3D-printerfilament is PLA bros. Dus bij items die kunnen worden gebogen, gedraaid of herhaaldelijk vallen, zoals telefoonhoesjes, slijtvast speelgoed of handvatten van gereedschap zijn er betere materiaal keuzes dan PLA.

Je moet het vermijden om het te gebruiken bij objecten die bestand moeten zijn tegen hogere temperaturen, aangezien PLA de neiging heeft om te vervormen bij temperaturen van 60°C of hoger. Voor alle andere toepassingen is PLA een goede algemene keuze in 3D-printerfilament.

Veel voorkomende prints zijn decoratieve modellen, speelgoed, prototype-onderdelen en containers.

PETG

PETG is gebaseerd op de kunststof PolyEthylene Terephthalate (PET), dit is een van de meest gebruikte kunststoffen ter wereld. Het is vooral bekend als het kunststof dat veel wordt gebruikt in frisdrank- en waterflessen, maar je kunt het het ook aantreffen in voedsel containers. De G in PETG staat voor Glycol, dit is een toevoeging om de printbaarheid te verbeteren. Dit is dan ook de reden dat het “ruwe” PET zelden wordt gebruikt bij 3D-printen, maar de PETG variant wel een steeds populairder wordend 3D-printer filament is.

• Printbaarheid: Boven gemiddeld
• Duurzaamheid: gemiddeld (Charpy: * kJ/m2)
• Weersbestendigheid: gemiddeld
• Warmtebestendigheid: Goed (HDT: ± 70 ºC)
• Stijfheid: Gemiddeld (± 2,1 GPa)
• Print temperatuur: 220-245 ºC
• Bed temperatuur: 55-75 ºC
• Ondergrond: Glazen bed of PEI i.c.m. Magigoo Original

Wanneer kun je PETG toepassen

PETG filament is een goede allrounder, deze onderscheid zich vooral van de andere soorten door zijn temperatuur bestendigheid, sterkte en flexibiliteit. Niet voor niets gebruikt Prusa PETG voor hun printer onderdelen. Ook kan PETG prima op open printers geprint worden zoals een Creality Ender 3 of Prusa MK3S+

Pas wel op met een dergelijke printer met PETG parts in een hete behuizing te plaatsen, PETG verliest bij opwarming geleidelijk zijn stevigheid en kan dus al vervormen nog voor de maximum temperatuur dat het aankan.

PETG is een ideaal 3D-printerfilament om te gebruiken voor functionele objecten die aanhoudende of plotselinge stress kunnen ervaren, zoals mechanische onderdelen, printeronderdelen en beschermende componenten.

ABS

ABS staat voor Acrylonitrile Butadiene Styrene en is minder populair dan PLA voor dagelijks 3D-printen, omdat het lastiger te printen is. Maar met de huidige generatie printers met behuizing is dit uitstekend te printen, sommige modellen zijn zelfs echte ABS verslinders, zoals de steeds populairder wordende printers van de designgroepen Voron en Annex.

Met betrekking tot de materiaaleigenschappen is ABS echter superieur aan PLA, door onder andere een beter temperatuur bestendigheid, het is iets moeilijker te printen – doordat is vatbaar voor kromtrekken zonder het gebruik van een heet printbed.

ABS wordt vaak gebruikt bij spuitgieten en je kan het vinden in veel vervaardigde huishoudelijke en consumptiegoederen, waaronder behuizingen van bijvoorbeeld staafmixers en speelgoed zoals de erg bekende LEGO-stenen.

• Printbaarheid: Medium
• Duurzaamheid: Gemiddeld (Charpy: ± 12.6 kJ/m2)
• Weersbestendigheid: Gevoelig voor UV, maar beter bestendig dan PLA.
• Warmtebestendigheid: Goed (HDT: 85-95 ºC, VST: ±105 °C)
• Stijfheid: Boven gemiddeld (± 2,37 GPa)
• Krimp: aanzienlijk (1-2 %)
• Print temperatuur: 210-250 °C
• Bed temperatuur: 80-110 °C
• Ondergrond: PEI, zoals BuildTak met Magigoo Original

Wanneer kun je ABS toepassen

ABS is taai, bestand tegen een grote belasting en hoge temperatuur, het is ook redelijk flexibel. Samen maken deze eigenschappen ABS een goed 3D-printerfilament voor algemeen gebruik, maar waar het echt schittert, is met items die vaak worden gehanteerd, vallen of verwarmd. Voorbeelden zijn onze printed part kits voor Voron printers, slijtvast speelgoed zoals Lego, gereedschapshandvatten, onderdelen voor autobekleding en elektrische behuizingen.

ASA

Natuurlijk, ABS is geweldig filament, maar ook ABS heeft zijn gebreken. Vooral de lage UV-bestendigheid is een gebrek voor buitengebruik. Een ABS variant die wel UV-bestendig is, dat is Acrylonitril-StyreenAcrylaat (ASA), dat oorspronkelijk werd ontwikkeld als een winterhard weerbestendig materiaal. Het wordt veel gebruikt in de auto-industrie.

• Printbaarheid: Medium
• Duurzaamheid: Gemiddeld (Charpy: 10.3 kJ/m2)
• Weersbestendigheid: Uitstekend
• Warmtebestendigheid: Goed (VST: ± 105 ºC)
• Stijfheid: Boven gemiddeld (± 2,17 GPa)
• Krimp: aanzienlijk (1-2 %)
• Print temperatuur: 240-260 ºC
• Bed temperatuur: 75 – 95˚C
• Ondergrond: PEI met Magigoo Original

Wanneer kun je ASA toepassen

ASA kun je gebruiken voor de dezelfde toepassingen als ABS, met als grote voordeel dat het UV bestendig is en daardoor een goede toepassing vind in het buitengebruik. Denk aan functionele prints als wand contactdozen buiten, carrosserie delen van een auto, of decoratieve prints als beelden.

Nylon (Carbon Fiber)

Nylon is een populaire familie van synthetische polymeren die in veel industriële toepassingen wordt gebruikt, het is een go-to in poederfusiemethoden voor 3D-printen. Als filament voor 3D-printen steekt het met kop en schouders boven de rest uit waar sterkte, flexibiliteit en duurzaamheid de belangrijkste vereisten zijn. Dit kunststofsoort heeft ook een uitstekende temperatuurbestendigheid. Het kunststof is onder anderen bekend door tie-wraps.

Omdat Nylon vocht aantrekt dien je Nylon eerst te drogen in een voedseldroger of in een speciale droger. Bovendien is het zeer aanbevolen om een droogbox te gebruiken tijdens het printen, zoals de PolyMaker PolyBox.
Ook is bij de meeste Nylon het aan te raden om een printer met een behuizing te gebruiken, zodat de geprinte lagen rustig kunnen afkoelen in een warme kamer, om kromtrekken te voorkomen. Bij de nylon PolyMide daarentegen is er geen warme kamer nodig, sterker nog als het te warm word in de behuizing kan het de Warp-Free technologie tegen gaan werken. Deze nylon soort kun je op een open printer als een Prusa MK3S+ of een Ender 3 prima printen, mits je een volledig metalen hotend en een geharde nozzle gebruikt.

Algemene waarden Nylon

Onderstaande waarden gelden voor PolyMaker PolyMide

PolyMide kent ongehoorde eigenschappen, hierdoor kan je deze nylon op een open printer gebruiken en zal geen warping kennen. Door de PolyMaker’s eigen Warp-Free technologie.

• Printbaarheid: Relatief eenvoudig, gebruik Magigoo PA als hechtings- en losmiddel.
• Duurzaamheid: Uitstekend (Charpy: 12,52 kJ/m2)
• Weersbestendigheid: Gemiddeld
• Warmtebestendigheid: Uitstekend (HDT: ± 196 ºC)
• Stijfheid: Zeer hoog (7,453 GPa)
• Print temperatuur: ± 290 ºC
• Bed temperatuur: 50 ºC
• Ondergrond: PEI met Magigoo PA

Wanneer kun je nylon toepassen

Door de sterkte, flexibiliteit en duurzaamheid van nylon, kan dit type 3D-printerfilament worden gebruikt om gereedschappen, functionele prototypes of mechanische onderdelen (zoals tandwielen) te maken. Omdat deze kunststof een goede temperatuurweerstand heeft kunt u dit prima gebruiken bij hogere temperaturen.

PolyCarbonaat

Polycarbonaat (PC) is een van de sterkste 3D-printerfilamenten uit deze line-up, het is extreem duurzaam en bestand tegen zowel fysieke schokken als hitte en is bestand tegen temperaturen tot 110°C. En omdat het van nature transparant is, verklaart dat het gebruik in kunststof ramen welke zelfs kogelwerend gemaakt kunnen worden, duikmaskers en elektronische beeldschermen.

• Printbaarheid: Gemiddeld
• Duurzaamheid: Uitstekend (Charpy: 25,1 kJ/m2)
• Weersbestendigheid: Gemiddeld
• Warmtebestendigheid: Uitstekend (VST: 117 ºC)
• Stijfheid: Boven gemiddeld (2,048 GPa)
• Print temperatuur: 275 – 310 ºC
• Bed temperatuur: 95 – 110 ºC
• Ondergrond: PEI met Magigoo PC

Wanneer kun je polycarbonaat toepassen

Vanwege de fysieke eigenschappen is PC een ideaal 3D-printerfilament voor onderdelen die hun sterkte, taaiheid en vorm moeten behouden, welke toegepast worden in omgevingen met hoge temperaturen, zoals elektrische, mechanische of auto-onderdelen. U kunt ook de transparante eigenschappen gebruiken voor verlichtingsprojecten en andere toepassingen die transparantie vereisen.

TPU/TPE

TPU staat voor Thermoplastische Poly Urethaan welke uit de TPE familie komt wat staat voor ThermoPlastische Elastomeren, dit zijn in wezen kunststoffen met rubberachtige eigenschappen, waardoor ze extreem flexibel en duurzaam zijn. Als zodanig is TPE vaak gebruikt voor de productie van auto-onderdelen, huishoudelijke apparaten en medische benodigdheden.

• Printbaarheid: Boven gemiddeld
• Duurzaamheid: Uitstekend
• Weersbestendigheid: Uitstekend
• Stijfheid: Extreem laag (0,006 GPa)
• Print temperatuur: 200 – 235 ºC
• Bed temperatuur: 25 – 60 ºC
• Ondergrond: Glas of PEI met Magigoo Original

Wanneer kun je TPE toepassen

TPU/TPE kan toegepast worden waar extreme flexibiliteit en slijtvastheid een vereiste is. Als uw 3D-geprinte onderdeel buigt, uitrekt of comprimeert, dan is dit 3D-printer filament geschikt voor de taak. Voorbeelden van prints zijn telefoonhoesjes of wearables zoals polsbandjes. Veel printen hier ook autobanden van, voor hun radiografische auto.