Filamenty

Czym są filamenty do drukarek 3D?

Filamenty do drukarek 3D to materiały w formie plastikowej żyłki nawijane na szpule, które stanowią podstawowy surowiec w technologii druku FDM (Fused Deposition Modeling). Filament jest podawany do głowicy drukarki, gdzie jest podgrzewany do temperatury topnienia, a następnie wyciskany warstwami, tworząc trójwymiarowy obiekt. Wybór odpowiedniego filamentu ma kluczowe znaczenie dla jakości, wytrzymałości i właściwości użytkowych wydruku.

Filamenty dostępne są w dwóch standardowych średnicach: 1,75 mm (najpopularniejsza) i 2,85 mm (nazywana też 3 mm). Szpule mają zazwyczaj 0,5 kg, 1 kg lub 2,5 kg materiału. Temperatury druku wahają się od 180°C do 300°C w zależności od rodzaju materiału.

Rodzaje filamentów i ich właściwości

PLA (Polylactide)

PLA to najpopularniejszy i najłatwiejszy w druku filament, biodegradowalny, wytwarzany z odnawialnych surowców roślinnych (kukurydza, trzcina cukrowa). Temperatura druku: 190-220°C. Temperatura stołu: 20-60°C (opcjonalnie). Właściwości: łatwy w druku, nie wymaga podgrzewanego stołu, minimalne skurcze, niski zapach podczas druku, sztywny i twardy, ale kruchy przy niskich temperaturach. Wytrzymałość na rozciąganie: 50-70 MPa. Temperatura mięknięcia: 60°C.

Zastosowania: prototypy, modele dekoracyjne, figurki, gadżety, projekty edukacyjne. Nie nadaje się do elementów narażonych na wysoką temperaturę lub duże obciążenia mechaniczne. Koszt: 50-90 zł za kg. Dostępność kolorów: ponad 100 odcieni, także fluorescencyjne, metaliczne, z brokatem.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS to wytrzymały termoplastik o doskonałych właściwościach mechanicznych, ten sam materiał używany w klockach LEGO. Temperatura druku: 220-250°C. Temperatura stołu: 80-110°C (wymagana). Właściwości: bardzo wytrzymały i odporny na uderzenia, elastyczny, odporny na wysokie temperatury (do 100°C), możliwość obróbki chemicznej (acetonem), silny zapach podczas druku, wymaga zamkniętej komory druku lub dobrej wentylacji. Wytrzymałość na rozciąganie: 40-50 MPa.

Zastosowania: części mechaniczne, obudowy, elementy funkcjonalne, części samochodowe, narzędzia. Idealny do elementów wymagających wytrzymałości. Koszt: 60-110 zł za kg. Uwaga: podatny na deformacje (warping) – wymaga podgrzewanego stołu i zamkniętej przestrzeni druku.

PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol)

PETG łączy łatwość druku PLA z wytrzymałością ABS. Temperatura druku: 220-250°C. Temperatura stołu: 70-90°C. Właściwości: wysoka wytrzymałość i elastyczność, odporność chemiczna, odporność na wodę i UV, przezroczystość (w naturalnej wersji), łatwiejszy w druku niż ABS, minimalny zapach, dobra przyczepność międzywarstwowa. Wytrzymałość na rozciąganie: 50-60 MPa.

Zastosowania: części mechaniczne, opakowania, pojemniki na żywność, elementy zewnętrzne, osłony, funkcjonalne prototypy. Doskonały wybór uniwersalny dla zaawansowanych projektów. Koszt: 70-120 zł za kg.

TPU (Thermoplastic Polyurethane)

TPU to elastyczny filament typu flexible o właściwościach gumy. Temperatura druku: 210-230°C. Temperatura stołu: 40-60°C. Właściwości: bardzo elastyczny (twardość Shore 85A-95A), odporny na ścieranie, rozciąganie i uderzenia, odporność chemiczna i olejowa, wymaga wolnego druku (20-40 mm/s), trudniejszy w podawaniu przez ekstruder. Wydłużenie przy zerwaniu: 400-600%.

Zastosowania: uszczelki, amortyzatory, opony, ochraniacze, elastyczne opaski, elementy wymagające absorpcji uderzeń. Koszt: 100-180 zł za kg. Uwaga: wymaga extrudera typu direct drive – Bowden może sprawiać problemy.

Nylon (Polyamide)

Nylon to bardzo wytrzymały materiał o doskonałych właściwościach mechanicznych. Temperatura druku: 240-270°C. Temperatura stołu: 70-90°C. Właściwości: wyjątkowo wytrzymały, odporny na ścieranie, elastyczny i giętki, bardzo higroskopijny (wchłania wilgoć), wymaga suszenia przed drukiem, trudniejszy w druku. Wytrzymałość na rozciąganie: 70-80 MPa.

Zastosowania: części mechaniczne wysokiej wytrzymałości, koła zębate, łożyska, łączniki, elementy narażone na ścieranie. Koszt: 120-200 zł za kg. Ważne: przed drukiem suszyć 4-6 godzin w 70-80°C.

ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate)

ASA to alternatywa dla ABS z lepszą odpornością na UV i warunki atmosferyczne. Temperatura druku: 240-260°C. Temperatura stołu: 90-110°C. Właściwości: bardzo dobra odporność na UV i warunki zewnętrzne, stabilność kolorów, wytrzymałość mechaniczna jak ABS, wymaga zamkniętej komory. Zastosowania: elementy zewnętrzne, części samochodowe, obudowy narażone na słońce. Koszt: 90-150 zł za kg.

Filamenty kompozytowe

Filamenty z dodatkami nadającymi specjalne właściwości wizualne lub mechaniczne. Wood – z domieszką drewna (20-40%), efekt drewna, możliwość ciemniejszego odcienia przy wyższej temperaturze, koszt: 80-130 zł/kg. Carbon Fiber – z włóknem węglowym, zwiększona sztywność i wytrzymałość, zmniejszona waga, wymaga twardej dyszy (stal, ruby), koszt: 150-300 zł/kg. Metal – z domieszką metalu (miedź, brąz, stal), cięższy, metaliczny wygląd, wymaga twardej dyszy, koszt: 120-250 zł/kg. Glow in the Dark – świecące w ciemności, koszt: 90-140 zł/kg.

Parametry techniczne filamentów

Średnica filamentu

Standardowe średnice: 1,75 mm (±0,05 mm tolerancja) – najpopularniejsza, większość drukarek domowych, 2,85 mm (±0,10 mm tolerancja) – starsze drukarki, niektóre profesjonalne modele. Tolerancja średnicy jest kluczowa – niskiej jakości filamenty z dużymi odchyłkami powodują nierówny druk lub zatory w ekstruderze.

Temperatura druku i stołu

Każdy filament wymaga odpowiedniej temperatury: zbyt niska – słaba przyczepność warstw, niedodruk, zatory, zbyt wysoka – przegrzanie, nici, rozmazanie detali. Temperatura stołu zapobiega odklejaniu i deformacjom pierwszej warstwy.

Prędkość druku

Typowe prędkości: PLA: 40-80 mm/s, ABS: 40-60 mm/s, PETG: 40-60 mm/s, TPU: 20-40 mm/s, Nylon: 30-50 mm/s. Wolniejszy druk = lepsza jakość i przyczepność warstw. Szybszy druk = krótszy czas, ale gorsze detale.

Przechowywanie filamentów

Dlaczego filamenty pochłaniają wilgoć?

Większość filamentów (szczególnie Nylon, PETG, PLA, TPU) jest higroskopyjna – pochłania wilgoć z powietrza. Wilgotny filament podczas druku: bulgocze i sikwi, tworzy pęcherzyki i dziury w ściankach, słaba przyczepność warstw, nitki i smugi, matowa powierzchnia zamiast błyszczącej. Symptomy pojawią się już po 1-2 tygodniach w otwartym opakowaniu w wilgotnym pomieszczeniu.

Jak prawidłowo przechowywać?

Szczelne pojemniki lub worki próżniowe z pochłaniaczem wilgoci (saszetki silica gel). Temperatura pokojowa (15-25°C), unikać bezpośredniego światła słonecznego. Dedykowane boxy do przechowywania filamentów z czujnikiem wilgotności – koszt: 80-200 zł. Filament w oryginalnym zapieczętowanym opakowaniu można przechowywać 1-2 lata. Po otwarciu używaj w ciągu 3-6 miesięcy lub przechowuj w szczelnym pojemniku.

Suszenie wilgotnych filamentów

Metody suszenia: suszarka do filamentów (dedykowane urządzenie, 40-70°C, 4-8 godzin) – koszt: 150-400 zł, piekarnik (40-50°C, uchylone drzwi, 4-6 godzin) – ryzyko przegrzania, dehydrator do żywności (50-60°C, 4-8 godzin) – bezpieczna opcja. Temperatury suszenia: PLA 40-50°C, ABS 60-70°C, PETG 50-60°C, Nylon 70-80°C, TPU 50-60°C.

Problemy z filamentami i rozwiązania

Zatory w ekstruderze

Przyczyny: zbyt niska temperatura, wilgotny filament, uszkodzony filament z zawijasami, zanieczyszczenia w dyszy. Rozwiązanie: zwiększ temperaturę o 5-10°C, wyczyść dyszę metodą cold pull, wymień dyszę jeśli zużyta, sprawdź średnicę filamentu.

Słaba przyczepność do stołu

Przyczyny: zbyt niska temperatura stołu, brudny stół, źle wypoziomowany stół, zbyt duża odległość dyszy. Rozwiązanie: zwiększ temperaturę stołu, wyczyść stół izopropanolem, wypoziomuj stół, zmniejsz Z-offset, użyj kleju w sztyfcie lub lakieru.

Deformacje i warping

Przyczyny: nierównomierne chłodzenie, zbyt niska temperatura stołu, brak zamkniętej komory (ABS, ASA). Rozwiązanie: zwiększ temperaturę stołu, użyj brim lub raft, wyłącz chłodzenie pierwszych warstw, zamknij komorę drukarki.

Nitki i nici (stringing)

Przyczyny: zbyt wysoka temperatura, zbyt długi czas retraction, wilgotny filament. Rozwiązanie: obniż temperaturę o 5-10°C, zwiększ prędkość retraction, zmniejsz temperaturę podróży, wysusz filament.

Kruche wydruki

Przyczyny: wilgotny filament, zbyt niska temperatura druku, stary filament (PLA po 2+ latach). Rozwiązanie: wysusz filament, zwiększ temperaturę, użyj świeżego filamentu.

Wybór filamentu do zastosowania

Prototypy i modele wizualne – PLA (łatwy, tani, kolorowy). Części mechaniczne – PETG, ABS, Nylon (wytrzymałość). Elementy zewnętrzne – ASA, PETG (odporność UV). Elastyczne elementy – TPU (gumowe właściwości). Elementy dekoracyjne – PLA, Wood, Metal (efekty wizualne). Wysokotemperaturowe – ABS, ASA, Nylon (odporność >80°C). Wymagające wytrzymałości – Nylon, Carbon Fiber (obciążenia mechaniczne).

Najczęściej zadawane pytania

Który filament dla początkujących? PLA – najłatwiejszy w druku, nie wymaga podgrzewanego stołu, niskie temperatury, minimalny zapach, szeroka gama kolorów. Ideał na start.

Jak długo starczy 1 kg filamentu? Zależy od projektu. Średnio 1 kg PLA to około 330-400 metrów żyłki. Mały model (5x5x5 cm) to około 20-50 g, średni (10x10x10 cm) to 100-200 g, duży (20x20x20 cm) to 500-1000 g.

Czy drukarka 3D śmierdzi? Zależy od filamentu. PLA – słodkawy, przyjemny zapach. ABS, ASA – intensywny, nieprzyjemny – wymaga wentylacji. PETG, TPU – minimalny zapach. Nylon – umiarkowany. Zawsze drukuj w wentylowanym pomieszczeniu.

Czy można malować wydruki? Tak. PLA, ABS, PETG można szlifować, gruntować i malować farbami akrylowymi lub sprayami. ABS można wygładzać parami acetonu. Gruntowanie wypełnia linie warstw dając gładką powierzchnię.

Czy filamenty mają datę ważności? W zapieczętowanym opakowaniu 1-3 lata. Po otwarciu 3-12 miesięcy w zależności od wilgotności. PLA z czasem staje się kruchy. Wilgotne filamenty wymagają suszenia przed użyciem.

Jaką dyszę do filamentów ściernych? Filamenty z włóknem węglowym, metalem, ceramiką wymagają twardej dyszy: stal hartowana (50-150 zł), ruby/rubinowa (200-400 zł). Standardowa mosiężna dysza zużyje się po kilku godzinach druku.