Наскільки вистачить 1 кг пластику для 3D-принтера?

Одне з найпоширеніших питань від новачків 3D-друку, яке ми чуємо постійно “наскільки мені вистачить котушки пластику?”

Відповідь гранично проста:

З 1 кг пластику ви надрукуєте приблизно 1 кг пластику.

Але в більшості випадків цей варіант відповіді не задовольняє запит користувачів, тому в цій статті ми вирішили дати докладний опис прикладів.

Філаменти для 3D-принтерів з моделюванням методом наплавлення (FDM) зазвичай мають два стандартні діаметри:1.75 міліметра та 2,85 міліметра. Найчастіше вони продаються в котушках по 500 г та 1 кг. Але скільки об'єктів ви зможете надрукувати із 1 кг пластику для 3D-принтера?

Нитки для 3D-принтера вагою 1 кг у середньому вистачає на місяць чи два, якщо ви друкуєте купу дрібних об'єктів.

Але насправді витрати залежить від багатьох факторів, таких як розмір, матеріал, заповнення та кількість відбитків. Зазвичай ви можете дізнатися про витрату пластику в грамах або метрах у своєму слайсері, коли готуєте модель до 3D-друку.

У цій статті ми розповімо про все, що потрібно враховувати, щоб визначити, як багато ви зможете надрукувати з вашого матеріалу для 3D-друку. Ми також наведемо приклади того, як користувачі вимірюють витрати нитки на основі своїх 3D-проєктів.

Яка довжина філамента в котушці вагою 1 кг?

У 3D-друку використовуються різні типи філаментних матеріалів та термопластів. І різні види пластику мають різну щільність. Таким чином, бухта філамента вагою 1 кг має різну довжину, залежно від конкретного матеріалу.

Загалом котушка нитки діаметром 1,75 мм масою 1 кг може мати довжину від 327 до 405 метрів, а довжина нитки 2,85 мм може становити від 123 до 152 метрів.

Також важливо знати різні властивості різних матеріалів, тому що вони можуть вплинути на швидкість потоку принтера.

ABS.

Акрилонітрил-бутадієн-стирол або нитка з АБС- пластику є дуже міцним термопластом, який зазвичай використовується в адитивному виробництві та середовищах швидкого прототипування. Він має досить високу термостійкість, гнучкість, міцність і оброблюваність, що робить його ідеальним матеріалом для інженерних і механічних застосувань.

• Щільність ABS: 1,04 г/см3;
• Довжина 1 кг ABS 1.75 мм: 399,8 метра;
• Довжина 1 кг ABS 2.85 мм: 150,7 метра.

PLA.

Полімолочна кислота або PLA — це термопласт, виготовлений з екологічно чистих та відновлюваних ресурсів, таких як коріння тапіоки, цукрова тростина або кукурудзяний крохмаль.

Завдяки більш екологічному походженню та простоті роботи, PLA став популярним вибором та отримав широке визнання в індустрії 3D-друку. Цей матеріал є напівкристалічний полімер з більш низькою температурою плавлення, ніж ABS.

• Щільність PLA: 1,24 г/см3;
• Довжина 1 кг PLA 1,75 мм: 335,3 метра;
• Довжина 1 кг PLA 2,85 мм: 126,4 метра.

PETG.

PETG — це сополімер, що є комбінацією поліетилентерефталату і гліколю. Це надзвичайно міцний, але гнучкий та простий у використанні матеріал для 3D-друку. Він поєднує в собі відносну простоту використання PLA і жорсткість і міцність ABS, завдяки чому його часто вибирають для функціонального прототипування, пакування харчових продуктів та медичних виробів.

PETG також може похвалитися високою стійкістю до зламу та може витримувати різання, шліфування та інші методи постобробки, що робить його ідеальним для прототипування.

• Щільність PETG: 1,27 г/см3;
• Довжина 1 кг PETG 1,75 мм: 327,4 метра;
• Довжина 1 кг PETG 2,85 мм: 123,4 метра.

ASA.

Акрилонітрил-стирол-акрилат або нитка ASA — це універсальний термопласт для 3D-друку, який підходить для різних застосувань. Його хімічний склад подібний до ABS-пластику, але він має кращі механічні властивості, стійкий до ультрафіолетового випромінювання і має кращу естетику.

• Щільність ASA: 1,07 г/см3;
• Довжина 1 кг ASA 1,75 мм: 388,6 метра;
• Довжина 1 кг ASA 2,85 мм: 146,5 метра.

HIPS.

Ударостійкий полістирол або нитка HIPS є розчинним термопластом, який часто використовується як опорний матеріал, оскільки його можна легко і чисто видалити за допомогою розчину лімонену. HIPS не вимагає різання, зішкрібання, шліфування або будь-якого іншого методу видалення.

Ця нитка дуже схожа на ABS. Ви можете випробувати справжнє чаклунство використання цього типу нитки, якщо у вас 3D-принтер із двома екструдерами та ви використовуєте HIPS як додатковий матеріал, що легко видаляється і легко розчиняється.

• Щільність HIPS: 1,07 г/см3;
• Довжина 1 кг HIPS 1,75 мм: 388,6 метра;
• Довжина 1 кг HIPS 2,85 мм: 146,5 метра.

ТПУ.

Термопластичний поліуретан або ТПУ— це дуже гнучкий, міцний та стійкий філамент. Проте відносна м'якість ТПУ може означати, що звичайному екструдеру важко впоратися з ним.

Замість плавно проходити в гарячий кінець екструдера, гнучкість TPU змушує його звиватися і згинатися в надмірних просторах екструдера.

• Щільність ТПУ: 1,20 г/см3;
• Довжина 1 кг TPU 1,75 мм: 346,5 метра;
• Довжина 1 кг TPU 2,85 мм: 130,6 метра.

Нейлон.

Нейлон – надзвичайно міцний матеріал для 3D-друку. Нейлонові матеріали хімічно та термічно стабільні, що дозволяє 3D-відбиткам зберігати свою форму у ширшому діапазоні температур. Але для друку нейлоном потрібні досить високі температури, які можуть забезпечити не всі FDM-принтери.

Основна проблема нейлону (поліаміду) полягає в тому, що він гігроскопічний, що означає, що він легко поглинає вологу з навколишнього середовища. Друк нейлоном після того, як він убере вологу, приведе до проблем з якістю друку, тому правильне зберігання нитки є критично важливим аспектом і потребує особливої ​​уваги.

• Щільність нейлону: 1,08 г/см3;
• Довжина 1 кг нейлону 1,75 мм: 385 метрів;
• Довжина 1 кг нейлону 2,85 мм: 145,1 метра.

Полікарбонат.

Полікарбонат – міцний, ударостійкий та термостійкий термопластичний матеріал різного призначення, у тому числі медичного. Має хороші електроізоляційні властивості та високу оптичну прозорість. Він також поглинає вологу з повітря та може стати непридатним для друку.

• Щільність ПК: 1,20 г/см3;
• Довжина 1 кг: PC 1,75 мм: 346,5 метра;
• Довжина 1 кг ПК 2,85 мм: 130,6 метра.

PMMA.

Поліметилметакрилат або ПММА – міцний, прозорий та легкий термопласт. Цей матеріал також називають акрилом, і він використовується як міцніша і менш тендітна альтернатива склу. Його щільність вдвічі менша, ніж у скла, але воно має порівняні властивості поглинання УФ-випромінювання та прозорість. При правильному друку ця нитка забезпечує відмінне розсіювання світла.

• Щільність PMMA: 1,18 г/см3;
• Довжина 1 кг PMMA 1.75 мм: 352,3 метра;
• Довжина 1 кг PMMA 2,85 мм: 132,8 метра.

Порівняльна таблиця всіх філаментів.

Чинники, що впливають на те, скільки можна надрукувати з 1 кг пластику.

Деякі люди скажуть, що 1 кг пластику вистачить їм на кілька днів, тоді як інші скажуть, що цієї кількості вистачить на кілька місяців.

І це тому, що час, необхідний для того, щоб ваша котушка із пластиком закінчилася, залежить від кількох факторів.

Крім типу використовуваного філамента, ці фактори включають тип об'єктів, які ви друкуєте, наскільки малі або великі ці об'єкти, як часто ви друкуватимете, а також заповнення або внутрішня маса цих об'єктів.

Наочний приклад витрати пластику можна побачити на зображенні.

Зліва жовте відро, вага близько 800 г, час друку – 2 дні.

Праворуч комплект різнокольорових кубиків, загальна вага близько 800 г, час друку – 1,5 місяця.

Якщо ми говоримо про великі проєкти, такі як реквізит та костюми для косплею, ви можете легко витратити кілька 1-кілограмових котушок філамента. Звичайно, те, як швидко закінчується кожна 1-кілограмова котушка, також залежить від розміру вашого 3D-принтера та діаметра сопла.

Якщо у вас 3D-принтер зі стандартним діаметром сопла 0.4 і невеликою областю друку, великі об'єкти ви зможете роздрукувати тільки попередньо розділивши їх на частини. Таким чином, щоб витратити 1 кг пластику, вам знадобиться кілька днів.

Однак, якщо ви друкуєте великі об'єкти, використовуючи великий принтер з набагато більшим екструдером, 1 кг нитки може витратитися за один день.

Наприклад, на друк певної деталі, для якої потрібно близько 500 г нитки, піде 45 годин або майже два дні з використанням сопла 0,4 мм.

Тобто. на 2 таких деталі піде 1 кг пластику та 90 годин.

Але якщо ви візьмете сопло діаметром 1 мм, кількість часу, необхідного для друку тієї ж деталі, скоротиться до 17 годин. З усім тим, поряд зі зниженням загального часу друку на 60%, витрата пластику збільшується з 500 до 627 грамів.

Перехід на сопло більшого розміру може прискорити процес друку, але також очікується, що при цьому буде витрачено більше нитки. Це пов'язано з тим, що, хоча готовий продукт виглядатиме однаково, його внутрішня структура зміниться.

Тим часом якщо вам подобається друкувати мініатюри та крихітні об'єкти, такі як фігурки Dungeons & Dragons, і якщо ви друкуєте в невеликих обсягах, котушки пластику вагою 1 кг вистачить на один або два місяці. Наприклад, мініатюра D&D може важити 5-30 г і ви не будете використовувати сопло великого діаметра для друку своїх мініатюр.

Скільки 3D об'єктів я можу надрукувати з 1 кг пластику?

Щоб дати вам уявлення про те, що Ви можете надрукувати з 1 кг нитки, наведемо простий приклад.

З 1 кг пластику можна надрукувати приблизно 335 калібрувальних кубиків із заповненням 5% або 90 кубиків зі 100% заповненням.

Ви також можете надрукувати 125 шахових пішаків вагою 8 грамів, на друк кожного пішака у вас піде приблизно 1,5 години.

Для точності розрахунків переведемо 1 годину 34 хвилини на хвилини - 94 хвилини.

Таким чином, легко порахувати, що 1 котушку пластику вагою 1 кг ви витрачатимете 125 х 94=11750 хвилин або 196 годин або 8 діб.

Але тут ми стикаємося із черговою особливістю 3D-друку.

Необхідно враховувати, що час друку залежить від швидкості та точності.

Наприклад, той самий пішак можна друкувати шаром 50 мкм і тоді час друку складе 5 годин 42 хвилини.

Проробимо ті ж операції, як у попередньому прикладі та отримаємо, що 1 котушка пластика буде витрачати 125х342 = 42750 хвилин або 712 годин або 30 діб.

Добре, що якщо ви не хочете робити всі ці обчислення, ваш слайсер завжди дає вам попередню оцінку того, скільки нитки та часу буде використовуватися в кожному проєкті.

Як заощадити пластик?

Є чотири способи зробити це, тому давайте докладно обговоримо кожен із них.

1. Зменште розмір 3D-моделей.
2. Зменште використання полів, плотів та спідниць (brims, rafts, skirts).
3. Зменште підтримку (якщо це можливо).
4. Зменште наповнення.

1. Зменште розмір 3D-моделей.

Це очевидний спосіб знизити витрати вашого філамента. Просто зменште масштаб ваших виробів, якщо вони нефункціональні.

Крім того, під час друку великих об'єктів ймовірність, що щось піде не так, збільшується в кілька разів і ви можете просто витратити купу пластику марно.

Також майте на увазі, що при збільшенні розмірів відбувається поступове зменшення деталізації, тому збільшуйте масштаб лише у разі нагальної потреби.

Особливо це стосується тих випадків, коли ви друкуєте безліч дисфункцій, які потім просто збирають пил (ми всі трохи грішимо цим).

Тому намагайтеся стримувати спокуси та завжди запитуйте себе, чи дійсно я хочу надрукувати цей виріб таким великим?

2. Зменште використання брімів, плотів та спідниць.

Спідниця (Skirt) - це контур, що оточує вашу деталь, але не торкається її. Спідниця екструдується на друкарську платформу перед початком друку вашої моделі.

Спостереження за печаткою спідниці дозволяє виявити та відрегулювати будь-які проблеми з вирівнюванням або прилипанням до того, як почнеться друк фактичної моделі.

Brim це особливий тип спідниці, яка фактично прикріплюється до країв вашої моделі. Як правило, brim друкується зі збільшеною кількістю контурів, щоб створити велике кільце навколо вашої деталі, схоже на поля капелюхи.

Brim часто використовуються для покращення адгезії та запобігання деформації.

Пліт (Raft) - це горизонтальні ґрати з нитки, розташовані під вашою деталлю.

Ваша деталь буде надрукована поверх цього плоту, а не на поверхні платформи 3D-принтера.

Рафти в основному використовуються з ABS, щоб знизити короблення та збільшити адгезію, але їх також можна використовувати для створення міцної основи для моделей з невеликими габаритами.

Ми не говоримо, що вам слід уникати використання цих функцій за будь-яку ціну. Просто варто робити усвідомлений висновок, коли вам варто використовувати skirt/brim/raft, виходячи з конкретного об'єкта, який ви збираєтесь друкувати.

3. Зменште підтримку (якщо це можливо).

Новачки у 3D-друку часто не усвідомлюють важливість опор. Вони є основою для деталей, які важко чи неможливо роздрукувати інакше.

Не кожен може створювати відмінні 3D-відбитки та економити на пластиці. Це набута навичка, для опанування якої потрібен час та досвід.

Багато слайсерів дозволяють налаштовувати товщину матеріалу підтримки. Це дуже ефективний метод зменшення кількості необхідного матеріалу або, у деяких випадках, повної відмови від допоміжного матеріалу.

Правильна орієнтація моделі на платформі — ще один ефективний спосіб зменшити кількість опор, а іноді й повністю їх позбутися.

4. Зменште заповнення.

Заповнення – це кількість матеріалу, що займає внутрішню частину виробу.

У більшості слайсерів за замовчуванням встановлено заповнення 20%, але часто вам достатньо встановити 10-15% або навіть 0%.

Великий відсоток заповнення не завжди означає велику міцність, а в деяких випадках 100% заповнення може навіть контрпродуктивним.

Хоча технічно можливо друкувати зі 100-відсотковим заповненням, ми виявили, що є деякі переваги при друку з меншим коефіцієнтом. Вибирайте коефіцієнт заповнення достатній для того, щоб отримати необхідну міцність.

Спочатку це може бути досягнуто тільки методом спроб і помилок, але чим більше ви дізнаєтеся про 3D-друк, тим легше вам це робитиме.

Висновок.

Як довго прослужить ваша 1-кілограмова котушка пластика для 3D-принтера, залежить від кількох факторів, тому ніколи не буває абсолютної кількості годин чи днів.

Натомість ви можете оцінити, скільки подібних об'єктів ви можете надрукувати, врахувавши, скільки філаменту їм потрібно.

Ґрунтуючись на кількості часу, який знадобився для завершення друку першого об'єкта, ви отримаєте уявлення про загальну кількість часу друку для котушки вагою 1 кг.

Обчислення ускладнюються під час друку об'єктів різних розмірів, особливо якщо вам потрібні сопла різного розміру для різних деталей.

Хороша новина полягає в тому, що більшість слайсерів чудово справляються з попереднім розрахунком пластику, тому сподіваємося, що у вас не виникне проблем із розрахунками.

Вдалого друку!