3D-prindi tase sõltub lõnga kvaliteedist

ELI Airborne Solutions OÜ omanik Tõnu Vaher toodab 3D-printimisega oma droonidele osasid.   Foto: Andres Haabu

3D-printerid kasutavad printimiseks tooret betoonist šokolaadini. Laialt levinud toore on plast ehk filament ehk maakeeli 3D-lõngad, kirjutas sel nädalal ilmunud Äripäeva eriväljaanne Tööstus.

“Peamiselt kasutatakse kaht tüüpi plasti: ABS ja PLA. Edasi tulevad metalliga sarnanevad ja puidulisandiga lõngad,” selgitas Formfutura brändi maale toova Baltal OÜ juhatuse liige Rainer Kivimäe. Lisaks kasutatakse ka nailonipõhiseid plastlõngu.

3D-printer on võimeline kasutama toormeks ka tavalist trimmeri tamiili, kuid tulemus ei pruugi olla hea ja ükski ekspert seda ei soovita. Hinnalt on see ka kallim.

Tänaseks on turul sadu tooteid. Näiteks ainuüksi Formfutura on seadnud eesmärgiks iga 6–8 nädala järel uue tootega turule tulla.

ABS ja PLA on kaks kõige levinumat 3D-printeri lõnga. Müügil on peamiselt 3D-printerid, mis kasutavad lõnga läbimõõduga 1,75 mm ja 3 mm.PLA (Poly-Lactic Acid) termoplast on toodetud taimsetest komponentidest nagu maisitärklis ja suhkruroog. See ei erita oluliselt kergelt lenduvaid ühendeid ja printimisel on tunda kerget suhkruhõngu. Plast sulab temperatuurivahemikus 160–220 °C. PLAd saab lihvida ja võib ka üle värvida akrüülvärviga. Peamine puudus on, et PLA ei kannata liigset soojust – standard PLA muutub pehmeks umbes 60 °C juures. PLA on pärit bioloogilistest ressurssidest ja seega on biolagunev.ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) on termoplast ja toodetud fossiilsetest kütustest. Samast materjalist tehakse ka Lego klotse. Kuna selles on kergelt lenduvaid ühendeid, tuleb printer panna hea ventilatsiooniga ruumi. Plast sulab temperatuurivahemikus 220–260 °C, ABS ei ole biolagunev.ABS ja PLA on erinevad löögitugevuse, tiheduse ja sulamistemperatuuri poolest. Soovitav on meeles pidada, et PLA on väiksema keskkonnamõjuga.Flex – kummitaoline 3D-printeri lõng, mis võimaldab printida elastseid esemeid – kummist masinaosad, pehmed mänguasjad, muud kummist esemed.Nailonlõngad – kasutatakse kohtades, kus oluline pinna liimivus, vähendab vee imendumist, pritsmete vastupidavust.Puidu lõng – saab printida tooteid, mis näivad ja lõhnavad nagu puit. Lõngas on 40% taaskasutatud puitu ja ülejäänud siduv polümeer. Puidu-polümeeri lõng võimaldab printimist sarnaselt nagu ABS ja PLA, kuid annab puiduga identse ilme.Liivakivi lõng – saab printida tooteid, mis näivad kui liivakivi. Lõng on freesitud kriidi ja polüestri segu.PET – algselt värvitu ja kristallselge materjal. Iseloomult on jäik, tugev ja löögikindel. See muudab lõnga väga hästi kasutatavaks kergetes toodetes.Allikas: BALTAL

Kuidas leida õige?

Oomipoe kaubamärgi all kaupleva OÜ Dormikor arendusjuht Aleksandr Alba soovitas 3D-printeri toorme valikul kindlasti lugeda tootja juhendist, milliseid materjale konkreetse printeriga kasutada saab ja tohib. Ta tõi välja, et on printereid, kuhu tohib vaid kindlat tüüpi plasti panna, ja on teisi, mis suudavad printida eri tüüpi plastist. Vale plast võib takerduda printimispeasse.

Materjalivalik sõltub ka kindlasti tehtavast tööst. “Kas on vaja tugevat või ilusat asja. Näiteks ABS-plastist saab tugevamad esemed, Flex-tüüpi plastist paindlikumad, sellest saab näiteks mobiilikatteid teha,” selgitas Alba.

Ilusaid, vastupidavaid ja korralikke tooteid saab teha ainult siis, kui 3D-printer ja lõng on mõlemad suurepärase kvaliteediga. Kui üks neist on  keskpärane, siis kahjuks kõik alati ei õnnestu, lisas Kivimäe.

“Kehva kvaliteediga lõngad tekitavad 3D-printeris kergelt ummistusi, tulemus ei ole õige, lõngad ei püsi alusel printimiseks jne,” loetles ta probleeme. Kui võrrelda Euroopa tootjate lõnga näiteks Hiina tootjate omaga, siis Hiina oma töötab ka, kuid kvaliteet on tuntavalt kehvem, lisas Kivimäe.

Kui lõnga varuda, siis Kivimäe kogemuse põhjal ostetakse esialgu 2/3 PLA-tüüpi lõnga, ülejäänu ABS-tüüpi, kuid tegelikult kasutatakse enamikus siiski PLA-tüüpi lõnga ja ABSi varutakse liiga palju ja see kipub seisma jääma. Lõnga varumisel tuleb silmas pidada, et see ei säili lõputult.

“Maksimaalselt aastane varu võiks olemas olla,” soovitas Kivimäe kindlasti hoida silma peal lõngade varumiskuupäevadel. See on ka üks põhjus, miks ta ise väga suuri laovarusid ei hoia ja otse tootjalt Hollandist tellib.Dormikor pakub nii 3D-lõngu müügiks kui ka printimisteenust. Kohapeal samas neil suurt laovaru pole, kuid soovitud toorme saab kätte 5–7 päevaga. Vahendavad nad Rootsi 3D-lõngu.

“Tõeliselt halba lõnga polegi kätte sattunud, kõik on päris head olnud,” jagas Alba kogemusi peamiselt Euroopas toodetud materjaliga ja lisas, et Hiina odavtoodang ei pruugi alati väga kvaliteetne olla.

Kuidas ära tunda kvaliteetset 3D-lõnga?Kehtib PLA- ja ABS-lõngale, kuid suuresti ka teistele lõngatüüpidele:Diameeter. 3D-printeri tarkvara arvutab lõnga diameetri põhjal, kui kiiresti materjali printeri peasse ette anda. Kui lõnga dia­meeter varieerub, siis ei suuda tarkvara seda arvestada ning arvutused tehakse ikka selle diameetri baasilt, mis lõngal olema peaks. See tähendab, et tulemus on ebaühtlane.Teoorias peaks kogu lõng poolil olema täpselt sama diameetriga, kuid tegelikkuses pole see 100% võimalik. Üldiselt ei tohiks lünga diameeter varieeruda rohkem kui 0,05 mm.Kui diameeter varieerub rohkem, siis võib tekkida mitmeid probleeme. Näiteks nõutust peenemat lõnga ei suuda ettesöötmismehhanism kuuma printimispeasse viia, kuna pole piisavalt haaret. Liiga jämedat lõnga ei suuda printer aga peast läbi suruda. Varieeruv diameeter võib tähendada ka, et detailile ei jõua õigel hetkel õige kogus plasti.Ümarus. Kuigi plasti ettesöötmismehhanism muljub lõnga pisut, on oluline, et see oleks algselt võimalikult ümar. Kohati ovaalne lõng võib põhjustada samu probleeme kui varieeruva diameetriga lõng.Pooli diameeter. Kui pooli diameeter on väiksem kui 100 mm, siis on printereid, millel on raskusi plastlõnga poolilt lahti kerimisega, kuna tihkeks keritud lõng võib olla pisut liiga jäik. See võib olla tingitud ka sellest, et plast on liiga kuumana poolitud. Mõned 3D-lõnga tootjad jahutavad lõnga enne poolimist.Ladustamine. Hoolimata plasti kvaliteedist kipub see ajaga ikka niiskust endasse koguma. Mis tähendab, et lõnga satuvad veepiisad, mis plahvatavad, kui neid kuumutada keemistemperatuurini. See juhtub eriti dramaatiliselt siis, kui printeripea materjali kuumutab ning plast lendab igale poole laiali, mitte ei kata ühtlase kihina loodavat detaili. Seetõttu on oluline teada, kuidas ja kui kaua on plasti ladustatud.Allikas: BALTAL

Lisandid muudavad materjali

3D Matter leidis oma uurimuses, et täiendatud koostisega PLA- ja ABS-lõngade mehaanilised ja printimise omadused on paremad, kuid lisandite lisamine ei muuda plastide põhiolemust. 3D-printerite kasutajate sõnul viletsast materjalist head detaili ei saa.

3D-printimise teenust pakkuva 3D Idee OÜ tegevjuhi Keiro Vantsi sõnul on erinevatel materjalidel vahe, kuid kõige olulisem on printer. Vantsil on kasutada juba kolmas 3D-printer. Tal on kogemusi nii printeritootjate originaalmaterjaliga kui ka alternatiividega. Viimasesse printerisse on ta kvaliteedi tõttu eelistanud Poola tootja originaalmaterjali. “See on kaks korda kallim kui alternatiiv, kuid selle kvaliteet on oluliselt parem,” selgitas ta ja lisas, et kui oleks võimalus tasuta teisi testida, siis ta kaaluks, muidu mitte. “30 eurot 750grammise rulli eest on piisavalt hea hind, et saab teenust pakkuda,” lisas ta.

Materjali kvaliteedist Vantsi kogemuse põhjal on olulisem printeri kvaliteet. “Kui esimeste printeritega õnnestus 10 detailist 5, siis viimane printer prindib 10 detali 10st. Ehk ka materjalikaod on väiksemad,” lisas ta. Viletsate printerite probleem on, et materjal jääb printimispeasse kinni ja pealevool pole sujuv.

Droonidetailid 3D-printerist

Siiski ei tasu ka kvaliteetsesse printerisse viletsamat materjali panna. “Isegi üliväikesed kõikumised materjali paksuses kajastuvad tulemuses. Kui need on liiga suured, siis on kogu detail rikutud,” selgitas Vants.

ELI Airborne Solutions OÜ toodab 3D-printimisega oma droonidele osasid. Ettevõtte omanik ja juht Tõnu Vaher tellib toorme peamiselt Ameerikast, kust tuleb kaup hästi kohale ja hind on sobilik. Ta vihjab, et ka Euroopas on palju häid vahendajaid. “Vaid Hiinast ei ole ostnud,” jagas ta oma kogemusi.

3D-printimise lõngal on olulised keemilised-mehaanilised omadused ja värv. “Vaatama peab tugevust, kõvadust ja elastsust ehk kui rabe või jäik materjal on,” selgitas Vaher, milliseid omadusi ta toorme tellimisel jälgib.

“Valik on väga lai,” ütles Vaher ja lisas, et piirangud on siiski teatud tootjate printeritel, mis nõuavad sama tootja materjali, kuna kassettidel on kontrollerid peal ja vale kassett lihtsalt ei toimi. Vabavaraliste printeritega on valikut rohkem, kuid siis peab ise rohkem vaatama, et kvaliteetne materjal printerisse saab.

Hetkel kuum