Американская компания Stratasys — один из старейших производителей 3D-принтеров и материалов для 3D-печати, она начала свою деятельность в 1989 году — на следующий год после пионера отрасли 3D Systems.
Компания выпускает широкий спектр материалов для печати на своем оборудовании, но энтузиасты 3D-печати интересуются — можно ли использовать с принтерами Stratasys сырье и сторонних производителей?
В этой статье мы рассказываем, печатают ли 3D-принтеры Stratasys только собственными материалами компании, или применимы и материалы других производителей, и что применение тех и других меняет для клиента.
Читайте до конца и узнайте больше.
Как компания Stratasys изобрела FDM 3D-печать
Компания Stratasys, основанная в 1989 году, сыграла ключевую роль в развитии технологий 3D-печати, особенно в области аддитивного производства. Основатели компании, Илан Леви и Скотт Крамер, начали с разработки технологии, известной как Fused Deposition Modeling (FDM), которая стала одной из самых популярных и распространенных технологий 3D-печати.
Начало разработки
В 1988 году Илан Леви запатентовал технологию Fused Deposition Modeling (FDM), которая основывалась на принципе послойного нанесения расплавленного материала для создания трехмерных объектов. Эта технология позволила значительно упростить процесс прототипирования, делая его более доступным и быстрым.
Патент и коммерциализация
В 1990 году Stratasys выпустила свой первый 3D-принтер, который использовал технологию FDM. Этот принтер позволял создавать прототипы из термопластиков, что открыло новые возможности для инженеров и дизайнеров. Патент был зарегистрирован в Соединенных Штатах, основная работа над технологией проводилась в Миннеаполисе, штат Миннесота. Патент на FDM стал основой для дальнейшего развития компании и ее технологий.
Патент истек в 2009 году и технология стала доступной для более широкого круга производителей и разработчиков, что способствовало росту популярности FDM-принтеров и увеличению разнообразия доступных моделей и материалов. Это также привело к снижению цен на 3D-принтеры и расходные материалы, что сделало технологию более доступной для любителей и малых предприятий.
3D-принтеры собственного производства Stratasys, отлично зарекомендовавшие себя за прошедшие годы, остаются одним из самых лучших решений для конструкторских бюро и промышленных предприятий.
Расширение ассортимента
В последующие годы Stratasys продолжала развивать свои технологии, вводя новые материалы и улучшая характеристики своих принтеров. Компания начала предлагать различные типы термопластиков, включая ABS, PLA и специальные композиты, что расширило возможности применения 3D-печати в различных отраслях.
Слияния и поглощения
В 2012 году Stratasys объединилась с компанией Objet, что позволило ей расширить свои технологии и предложения. Objet была известна своей технологией PolyJet, которая использует струйную печать для создания объектов из фотополимеров. Это слияние позволило Stratasys предложить более широкий спектр решений для аддитивного производства.
Инновации и исследования
Stratasys активно инвестирует в исследования и разработки, что позволяет компании оставаться на переднем крае технологий 3D-печати. Они работают над новыми материалами, улучшением скорости и точности печати, а также над интеграцией 3D-печати в производственные процессы.
Влияние на индустрию
Stratasys оказала значительное влияние на различные отрасли, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность, медицину и архитектуру. 3D-печать позволяет создавать сложные геометрические формы, которые невозможно изготовить традиционными методами, а также сокращает время и затраты на прототипирование и производство.
Компания Stratasys не только изобрела технологию FDM, но и продолжает развивать и улучшать 3D-печать, делая ее более доступной и эффективной для различных применений. Благодаря своим инновациям и исследованиям, Stratasys остается одним из лидеров в области аддитивного производства, формируя будущее 3D-печати.
Плюсы и минусы FDM 3D-печати
Fused Deposition Modeling (FDM) — это одна из самых популярных технологий 3D-печати, и у нее есть свои плюсы и минусы по сравнению с другими методами, такими как Stereolithography (SLA), Selective Laser Sintering (SLS) и другими.
Плюсы FDM 3D-печати
Доступность и низкая стоимость
FDM-принтеры обычно более доступны по цене, как для профессионалов, так и для любителей. Это делает технологию популярной для домашнего использования и малых предприятий.
Разнообразие материалов
FDM поддерживает широкий спектр термопластиков, включая ABS, PLA, PETG и специальные композиты. Это позволяет пользователям выбирать материалы в зависимости от требований к прочности, гибкости и температурной стойкости.
Простота в использовании
Процесс печати на FDM-принтерах относительно прост и интуитивно понятен. Это делает их подходящими для новичков и тех, кто не имеет глубоких технических знаний. Безусловно, для стабильной и качественной печати необходимы некоторые навыки, но принтеры Stratasys, вкупе с проприетарными материалами, максимально упрощают этот процесс.
Низкие затраты
Стоимость расходных материалов для FDM-печати обычно ниже, чем для других технологий, таких как SLA или SLS, что делает ее более экономически выгодной.
Безопасность
FDM-печать использует термопласты, которые, как правило, менее токсичны по сравнению с фотополимерами, используемыми в SLA, что делает процесс более безопасным для пользователей.
Минусы FDM 3D-печати
Качество поверхности
Модели, напечатанные с помощью FDM, могут иметь видимые слои и менее гладкую поверхность, по сравнению с печатью на SLA или SLS. Им может потребоваться дополнительная обработка для достижения желаемого качества. Сглаживание поверхностей напечатанных на FDM-принтерах деталей делается либо механически, методом шлифовки, либо химически, полировкой погружением в жидкий растворитель или его пары — так эта проблема легко решается. Кроме того, не для всех деталей важна гладкая поверхность, для некоторых фактура даже предпочтительнее.
Точность и детализация
Технология FDM менее точна, чем некоторые другие технологии 3D-печати, такие как SLA, особенно это заметно при печати мелких деталей. Это может ограничивать применение FDM в областях, требующих высокой точности.
Скорость печати
FDM-принтеры могут быть очень быстрыми, но зачастую они медленнее, чем SLS, SLA и DLP-принтеры, особенно при печати сложных геометрий или больших объектов.
Поддержки и усадка
При печати сложных моделей может потребоваться использование поддерживающих структур, которые могут быть трудными для удаления и могут оставить следы на модели. Кроме того, термопласты могут усаживаться при охлаждении, что может привести к деформации и неточности размеров.
Ограничения по материалам
Хотя FDM и поддерживает множество термопластиков, он не может использовать материалы, которые требуют более сложных процессов. Например, FDM не поддерживает самостоятельную печать металлами, но может печатать металлосодержащими полимерами, с последующим запеканием детали в специальной печи — в ходе этого процесса полимер выжигается и деталь становится полностью металлической.
Некоторые специальные полимеры доступны для SLS или других технологий и не доступны для FDM.
Возможные сложности при FDM-печати и их решение Stratasys
Компания Stratasys, как один из ведущих производителей 3D-принтеров, применяет несколько подходов для нивелирования недостатков технологии Fused Deposition Modeling (FDM):
Улучшение качества печати
Stratasys разрабатывает новые экструдеры и системы подачи материала, которые обеспечивают более точное и стабильное нанесение слоев. Это позволяет уменьшить проблемы с адгезией слоев и улучшить качество поверхности.
Разнообразие материалов
Компания предлагает широкий ассортимент термопластов, включая инженерные и специальные материалы, которые обладают улучшенными механическими свойствами, термостойкостью и химической стойкостью. Это позволяет пользователям выбирать наиболее подходящие материалы для разных областей применения.
Поддержка и постобработка
Stratasys разрабатывает системы поддержки, которые облегчают процесс печати сложных геометрий. Также они предлагают решения для постобработки, такие как растворимые поддержки, которые можно легко удалить после печати.
Инновационные технологии
Stratasys активно исследует и внедряет новые технологии, такие как PolyJet и другие методы, которые могут дополнить или улучшить возможности FDM, предлагая более высокое разрешение и разнообразие материалов.
Обучение и поддержка клиентов
Компания предоставляет обучение и техническую поддержку своим клиентам, что помогает им лучше использовать технологии FDM и избегать распространенных ошибок.
Эти меры помогают Stratasys оставаться конкурентоспособной на рынке 3D-печати и удовлетворять потребности промышленных и профессиональных клиентов из различных отраслей.
Уникальные материалы Stratasys для FDM-печати и их преимущества
Компания Stratasys предлагает широкий ассортимент уникальных материалов для FDM-печати, которые обладают различными преимуществами и характеристиками, подходящими для различных применений.
1. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
Преимущества: Хорошая прочность, термостойкость и ударопрочность. Легко обрабатывается и может быть подвергнут постобработке, такой как шлифовка, покраска.
Применение: Широко используется для прототипирования и производства функциональных деталей.
2. ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate)
Преимущества: Устойчив к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям, что делает его идеальным для наружных применений. Обладает хорошей прочностью и термостойкостью.
Применение: Используется для создания наружных деталей и изделий, которые подвергаются воздействию окружающей среды.
3. PLA (Polylactic Acid)
Преимущества: Биодеградируемый, легкий в печати, с низким уровнем усадки. Имеет хорошую детализацию и яркие цвета.
Применение: Идеален для прототипирования и образовательных проектов.
4. PC (Polycarbonate)
Преимущества: Высокая прочность и термостойкость, отличная ударопрочность. Может выдерживать высокие температуры.
Применение: Используется в производстве деталей, требующих высокой прочности и термостойкости, таких как защитные элементы и функциональные прототипы.
5. Nylon (Polyamide)
Преимущества: Высокая прочность, гибкость и устойчивость к химическим воздействиям. Обладает хорошими механическими свойствами.
Применение: Широко используется в производстве функциональных деталей, таких как зубчатые колеса и крепежные элементы.
6. TPU (Thermoplastic Polyurethane)
Преимущества: Гибкость, эластичность и высокая прочность на разрыв. Устойчив к износу и химическим веществам.
Применение: Идеален для создания гибких деталей, таких как прокладки, уплотнители и защитные элементы.
7. PVA (Polyvinyl Alcohol)
Преимущества: Растворимый в воде материал, используемый в качестве поддерживающего материала при печати геометрически сложных деталей.
Применение: Позволяет создавать сложные модели с поддержкой, которая легко удаляется после печати.
Компания Stratasys предлагает также ряд термостойких и сверхпрочных материалов для FDM-печати, которые предназначены для удовлетворения потребностей различных отраслей, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и медицину.
8. ULTEM™ (Polyetherimide), в т.ч. марка ULTEM 9085
Преимущества:
Высокая термостойкость (до 217°C).
Отличные механические свойства и химическая стойкость.
Подходит для применения в условиях высокой температуры и агрессивных химических сред.
Применение:
Используется в аэрокосмической и автомобильной отраслях для создания функциональных прототипов и конечных изделий, требующих высокой прочности и термостойкости.
9. Nylon 12 (Polyamide 12)
Преимущества:
Высокая прочность и гибкость.
Устойчивость к химическим воздействиям и влаге.
Хорошие механические свойства, что делает его идеальным для функциональных деталей.
Применение:
Широко используется в производстве деталей, таких как зубчатые колеса, крепежные элементы и другие компоненты, требующие высокой прочности и устойчивости к износу.
10. PC-ABS (Polycarbonate-Acrylonitrile Butadiene Styrene)
Преимущества:
Сочетает в себе прочность поликарбоната и легкость ABS.
Высокая ударопрочность и термостойкость.
Легко обрабатывается и может быть подвергнут постобработке.
Применение:
Идеален для создания деталей, требующих высокой прочности и термостойкости, таких как защитные элементы и функциональные прототипы.
Проприетарные и совместимые материалы Stratasys
Для обеспечения максимальной производительности и качества печати, производитель оборудования Stratasys предлагает применять три большие категории материалов с принтерами его производства.
Stratasys Preferred
Проприетарные материалы Stratasys идут в категории Preferred — предпочтительные. Это материалы собственного производства компании, либо созданные производителями-партнерами, и они обеспечивают максимальные качество и производительность при печати.
Stratasys Validated
Validated — проверенные, утвержденные. Это материалы, проверенные Stratasys в режиме базового тестирования на совместимость с оборудованием компании. В эту категорию могут входить и эксклюзивные материалы компаний партнеров, созданные специально для Stratasys, и обычные, выпускаемые для применения с разными принтерами.
Open
Не проверявшиеся материалы, доступные по лицензии Open Material License (OML). В обычных случаях их применение не рекомендуется, но среди них могут быть какие-то новые материалы с уникальными свойствами и потенциалом для решения новых задач. Они не проходили никаких тестирований на совместимость и оптимизацию работы с оборудованием Stratasys.
Итого, по категориям материалов
- Материалы из первой категории, Stratasys Preferred, соответствуют самым строгим отраслевым стандартам и рекомендуются для любых применений, соответствующих заявленным для них производителем характеристикам, в том числе для создания самых ответственных узлов и деталей.
- Материалы второй категории, Stratasys Validated, рекомендуются в том случае, когда на качестве можно немного сэкономить, для декоративных и не нагружаемых при эксплуатации деталей.
- Материалы третьей категории, Open, рекомендуется применять только в качестве эксперимента, никакие свойства для них не гарантируются, а с настройками, может быть, придется разбираться достаточно долго.
Итак, FDM 3D-принтеры Stratasys печатают не только оригинальными пластиками Stratasys, но именно с ними возможно достичь максимально высокого и стабильного качества печати деталей, проверенного производителем.
Такой подход ведет к успешности оборудования и материалов производителя в самых требовательных к качеству и стабильности качества областях, таких как авиация и космонавтика.
Заданные настройки Stratasys для материалов и что они дают
Компания Stratasys предлагает различные настройки для своих материалов, используемых в FDM-печати, они позволяют оптимизировать процесс печати и улучшить качество конечных изделий. Для всех собственных и официально совместимых материалов Stratasys настройки заложены в ПО 3D-принтеров, что экономит пользователям огромное количество времени и труда.
Некоторые из ключевых настроек и их преимущества:
Температура экструзии
Что это: Температура, при которой материал расплавляется и экструдируется через сопло принтера.
Преимущества: Правильная температура экструзии обеспечивает хорошую адгезию слоев, минимизирует деформацию и улучшает механические свойства готовых изделий.
Скорость печати
Что это: Скорость, с которой печатающий механизм перемещается во время экструзии материала.
Преимущества: Оптимальная скорость печати позволяет достичь лучшего качества поверхности и детализации, а также уменьшает вероятность возникновения дефектов, таких как провисание или смещение слоев.
Заполнение (инфил)
Что это: Процент заполнения внутренней структуры модели.
Преимущества: Настройка заполнения позволяет контролировать прочность и вес изделия. Более высокое заполнение увеличивает прочность, в то время как низкое заполнение снижает расход материала и время печати.
Поддержки
Что это: Дополнительные элементы, которые создаются для поддержки сложных геометрий во время печати.
Преимущества: Использование поддерживающих структур позволяет печатать более сложные модели, которые иначе могли бы обрушиться или деформироваться. После завершения печати поддержка может быть легко удалена.
Охлаждение
Что это: Использование вентиляторов для охлаждения распечатанных слоев.
Преимущества: Эффективное охлаждение помогает предотвратить деформацию и улучшает качество печати, особенно для материалов, чувствительных к температуре, таких как PLA.
Настройки адгезии
Что это: Методы, используемые для улучшения сцепления первого слоя с платформой печати.
Преимущества: Хорошая адгезия первого слоя предотвращает смещение модели во время печати и уменьшает вероятность возникновения дефектов.
Настройки Stratasys для материалов FDM-печати играют ключевую роль в достижении высококачественных результатов. Правильная настройка параметров печати позволяет пользователям оптимизировать процесс, улучшить механические свойства изделий и расширить возможности применения 3D-печати в различных отраслях. Stratasys продолжает развивать свои технологии и материалы, чтобы удовлетворить потребности пользователей и обеспечить надежные решения для 3D-печати.
Выводы
Наилучшим вариантом материалов для 3D-печати на 3D-принтерах Stratasys остаются собственные материалы компании-производителя или её партнеров, купить их можно здесь.
Они не только, как правило, заведомо прочнее и качественнее, чем материалы сторонних производителей, но и настройки для них заложены в принтерах Stratasys, что позволит пользователю избежать головной боли и сэкономить изрядно времени и материала на настройке печати.