Filament, deel 1: Basis filamenten

Filament, deel 1: Basis filamenten

De filament gids: alles over 3D printer filament. In dit artikel vertellen we zoveel mogelijk over de 3D plastics, te weten het filament PLA, ABS filament en PETG. In volgende delen gaan we verder in op andere filament-types.

Filament voor 3D printen

Filament is het plastic draad, het materiaal dat je in FDM nodig hebt om te kunnen 3D printen.

Het is belangrijk om te weten welk soort filament geschikt is voor jouw 3D printer. Welke criteria stel je aan je filament en wat is zo specifiek aan een bepaalde soort filament?

 

Filament: De meest gebruikte soorten zijn PLA, ABS en PETG

Zoals eerder gezegd, heb je voor 3D printen twee fysieke componenten: de 3D printer en het materiaal, de toner: filament. De 3D printer moet geschikt zijn voor bepaalde filamenten; zo heb je voor sommige filamenten een verwarmd printbed nodig. Verder heeft elk filamenttype haar eigen specifieke printeigenschappen; zo verschillen nozzle- en bedtemperatuur per soort filament. PLA, ABS en PETG zijn de populairste filamenten. PLA is een thermoplast gemaakt van plantaardige grondstoffen en is ook biologisch afbreekbaar. Verder print PLA erg gemakkelijk en krimpt dit filament nauwelijks. ABS filament is veel sterker, heeft een matte uitstraling is beter na te bewerken, zoals schuren, polijsten etc. PETG is een vrij bijzonder filament; PETG print zo gemakkelijk als PLA, maar heeft de mechanische eigenschappen van ABS. Nadelen van PETG zijn de vochtevoeligheid en je hebt een verwarnd bed nodig.

 

3D printen en de goede filamentkeuze

Je kan zo'n beetje alles 3D printen, als je een specifiek filament op de juiste afstellingen in de juiste condities print. Ons reguliere PLA print het best tussen de 190 en 210°C. ABS print je op een hogere temperatuur, tussen de 220 - 240 °C bij een heated bed temperatuur van 80 – 100°C. PETG print je  meestal tussen de 230 en 250 °C bij een heated bed temperatuur van 70 - 80°C. Controleer vooraf altijd goed voor welke temperatuur en welke materialen je 3D printer geschikt is .

 

De ultieme filament gids: uitleg, eigenschappen en tips voor de beste keuze van jouw 3D printer filament!

 

Filament: Wat je ook gaat 3D printen, filament is de grondstof, de toner die je nodig hebt voor 3D printen

 

De introductie van de FFF dekstop 3D printer maakte het mogelijk om de toekomst in huis te halen. Zelf thuis een ruimtelijk object printen; eigenlijk bestonden dergelijke technieken in science fiction films en onze dromen.

3D printen is een techniek die onbereikbaar leek voor de modale mens, maar door een slim design, een ruime keuze in materialen en communities die wereldwijd mensen met elkaar verbinden en kennis aanvullen, heeft FFF (fused filament fabrication)3D printen haar intrede gedaan bij ons thuis.

 

Zoals gezegd, is er een enorme keuze aan 3D printer filament beschikbaar voor je. PLA is het meest  populaire filament en ook erg gemakkelijk in gebruik. Daarnaast heb je het exotische 3D printer filament voor creatievere toepassingen. Naast thermoplasten zoals PLA en PETG als regulier filament, zijn er 3D printer filamenten ontwikkeld op basis van polypropyleen, nylon, polycarbonaat, synthetisch rubber en hout. Er is tegenwoordig zelfs filament ontwikkeld met algen als basis; dit filament bestaat volledig uit natuurlijke ingrediënten. Het filament is uiteraard biologisch afbreekbaar en absoluut niet schadelijk voor het milieu.

Al deze verschillende materialen bevorderen de creativiteit van de 3D designs, de functionaliteit en het bijzonder mooie uiterlijk van onze 3D prints. Met zoveel keuze in filament is het verstandig om een goede indeling van de verschillende soorten filament te maken. In dit artikel proberen we een 3D printer filament guide te maken die je helpen het juiste 3D printer filament te gebruiken bij de juiste toepassing of uiterlijke verschijningsvorm.

We delen de filamenten in 3 segmenten in; waarbij we een 4e segment voor milieuvriendelijke 3D printer filamenten toevoegen. De "groene" eis is tegenwoordig ook een belangrijke reden om een 3D print materiaal te kiezen. Maatschappelijk verantwoord ondernemen, recyclebaar materiaal en een gesloten procesketen kunnen tegenwoordig inkoopvoorwaarden zijn voor MVO van bedrijven.

 

Hoe wordt 3D printer filament gemaakt?

3D filament begint als tranparante pellets; dit zijn korrels, granulaat die versmolten en gemixt worden met kleurstoffen en grondstoffen die voor specifieke eigenschappen van het betreffende filament zorgen. Per soort filament kan dus de basis, de grondstof verschillen en uiteraard ook de toevoegingen.

Het filament halffabrikaat wordt op 60 – 80 °C gedroogd ; dit reduceert proppen en verstoppingen in de nozzle van je 3D printer. Vervolgens gaat het materiaal in een extruder, die het verwarmt, mixt- en extrudeert tot een solide filament. Het filament wordt met water gekoeld en op een spoel gewonden.

Met name aan de functionele  filamenten, maar ook exotische filamenten krijgen speciale toevoegingen om bijvoorbeeld uiterlijk, effect, gevoel en geur te versterken: Wood filament, metal filament, glow-in-the-dark filament, keramisch - of klei filament zijn voorbeelden van de exotische filamenten. Anderzijds zijn er de professionele en functionele filamenten waarbij juist de toepassing, het gebruik van het geprinte object en bepaalde eigenschappen zoals impact strength, weerstand tegen temperatuur, weerstand tegen chemie, UV bestendigheid de keuze bepalen. Denk bij die laatste eigenschappen aan bijvoorbeeld TPU (flexibel) filament, ASA, PP, CPE, PC, Nylon, Carbon fiber en tegenwoordig zelfs Aramide (Kevlar) fiber.

Tegenwoordig wordt er zelfs filament van algen gemaakt. Dit is nu een vrij nieuwe techniek die 3D filament van zogenaamde biopolymeren maakt; dit moet plastic uiteindelijk gaan vervangen. Deze biopolymeren zijn niet-toxic, biologisch afbreekbaar, circulair en composteerbaar. Dit filament is zeker de moeite waard om in de gaten te houden.

 

Filament, variant 1: Recreatief, hobby-matig, thuisgebruik

 

1.PLA

PLA is het meest gebruikte filament voor hobbyisten en thuisgebruik. Het is het meest populaire 3D printer filament.

De afkorting PLA staat voor polylactic acid; PLA is een thermoplast dat wordt gemaakt van zetmeelrijke planten zoals maïs, suikerriet, graansoorten en cassave. PLA is biologisch afbreekbaar en is nagenoeg geurloos bij het omsmelten. Soms komt er een zoete- suikerachtige geur vanaf.

 

Waarom is PLA filament zo populair? De voordelen:

  • PLA filament is erg gemakkelijk te printen
  • PLA heeft een lage smelttemperatuur
  • PLA plastic heeft weinig last van warping
  • Je hebt geen heated bed nodig
  • PLA is goedkoop
  • PLA is in veel kleuren en varianten te krijgen
  • PLA filament geeft geen gifitge dampen en een vieze geur tijdens het 3D printen

 

Nadelen van PLA plastic

  • PLA is broos en breekbaar
  • PLA heeft een lage slagvastheid
  • PLA wordt zacht boven 55°C

 

Gebruik daarom PLA NIET voor objecten die aan slijtage onderhevig zijn, objecten die een hoge temperatuur moeten weerstaan, buigzaam moeten zijn en of constant contact maken.

 

Waar gebruik je PLA voor?

PLA is geschikt voor objecten waar geen krachten op worden uitgeoefend. Prototypes, modellen en speelgoed worden veel van PLA gemaakt.

 

PLA plastic wordt als basis gebruikt bij veel speciale filamenten zoals hout gevuld filament, metaal gevuld filament en fluorescerend filament. Deze filamenten zijn dan relatief gemakkelijk te printen, maar soms heb je wel een hardstalen nozzle nodig voor bijvoorbeeld metaal gevuld filament; anders slijt de nozzle aan de binnenkant helemaal uit.

 

Printer instellingen PLA:

temperatuur     185 - 220°C

heated bed       30 - 60°C (niet nodig)

fan                   60 - 100%

speed               high (afhankelijk van model)

 

 

2. ABS

 

ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) is, ná PLA, het meest gebruikte en populaire filament voor thuis en recreatief gebruik. ABS wordt minder gebruikt dan PLA, maar heeft veel betere materiaaleigenschappen dan PLA. Een fietshelm en LEGO bijvoorbeeld, worden niet voor niets van ABS gemaakt. Daarnaast is ABS het meest gebruikte materiaal voor spuitgieten; TV's, medische instrumenten, electrische behuizingen, muziekinstrumenten... bijna alles van kunststof dat je in het dagelijks leven gebruikt, wordt van ABS gemaakt.

ABS wordt gewonnen uit aardolie. In de jaren 40 werd het ontdekt en ingezet als alternatief voor bakeliet, een soort kunsthars dat toentertijd het meest gebruikt werd. Het ABS plastic bestaat uit de monomeren Acrylonitrile, styrene is toegevoegd voor de stevigheid en het rubber butadiene werd toegevoegd om de mogelijkheden van het materiaal te vergroten. Vanaf de jaren 50 werd ABS plastic wereldwijd het meest gebruikte kunststof. ABS is erg gemakkelijk te verwerken en bewerken. Machinale bewerkingen als draaien, zagen, boren vermalen, stansen en knippen zijn goed te doen met ABS.

 

Waarom is ABS filament zo populair? De voordelen:

  • ABS filament is erg sterk
  • ABS is bestendig tegen hoge temperaturen
  • ABS is duurzaam
  • Je kan ABS machinaal goed bewerken
  • ABS is goedkoop
  • ABS is gemakkelijk te printen (met de juiste settings)

 

Nadelen van ABS plastic

  • ABS geeft een vieze geur tijdens het 3D printen; boven 400°C komen er giftige dampen vrij
  • Als ABS té snel afkoelt, kan het object warpen en splitten
  • Voor ABS heeft je 3D printer een heated bed nodig
  • ABS heeft een constante temperatuur nodig; probeer de 3D printer af te sluiten
  • ABS kan slecht tegen zonlicht (UV-straling)
  • ABS is niet recyclebaar

 

Waar gebruik je ABS voor?

Van ABS werd tot een aantal jaar geleden bijna alles van kunststof gemaakt; ABS is uitermate goed geschikt voor spuitgieten en kan daarom worden ingezet als allround plastic. ABS wordt uit aardolie gewonnen en is biologisch niet afbreekbaar. Daarom gebruikt men steeds meer kunststoffen die het milieu minder schade aanbrengen.

 

Printer instellingen ABS:

temperatuur     220 - 255°C

heated bed        85 - 115°C

fan                   laag

speed               medium (afhankelijk van model)

 

 

 

3. PETG filament

 

PETG is een type 3D printer filament dat qua eigenschappen en printgemak tussen PLA en ABS in zit: PETG filament is harder, flexibeler en duurzamer dan PLA en gemakkelijker te printen dan ABS. Bovendien zijn de meeste soorten PETG geschikt voor voedsel veilige producten. Dat maakt PETG een naast een gebruiksvriendelijk 3D printer filament ook een zeer breed toepasbaar filament. Daarom is PETG naast PLA en ABS een bijzonder populair 3D printer filament.

De afkorting PET staat voor Polyethylene terephthalate; PET is de grondstof voor kleding, gordijnen, meubelbekleding, verpakkingen voor etenswaren en waterflessen. De “G” in PETG staat voor Glycol-modified en maakt PETG helderder, taaier en veel gebruiksvriendelijker dan PET als basis.  PETG is recyclebaar en vaak half transparant.

 

Waarom is PETG zo populair? De voordelen:

  • PETG filament print bijzonder makkelijk
  • PETG lijkt een combinatie van ABS en PLA (duurzaam, flexibel, printgemak, taai)
  • PETG heeft een goede laaghechting
  • Er is veel keuze in PETG
  • PETG is recyclebaar
  • Gebruik van hechtspray/middelen op het printbed zijn onnodig

 

Nadelen PETG

  • PETG krast sneller dan ABS
  • PETG kleeft tijdens het 3D printen; dat maakt PETG als support een lastig materiaal
  • PETG is hygroscopisch: PETG absorbeert vocht uit de direct omgeving. Bewaar PETG daarom altijd in een afgesloten verpakking.

 

Waar gebruik je PETG voor?

Door de goede eigenschappen, zoals flexibiliteit, taaiheid, slagvastheid en duurzaamheid, worden 3D prints van PETG gebruikt voor mechanische onderdelen, onderdelen voor een 3D printer en behuizingen. Verder is PETG uitermate geschikt voor food safe objecten en verpakkingen.

 

Printer instellingen PETG:

temperatuur     240 - 260°C

heated bed        55 - 90°C

fan                   20 - 50%

speed               Proefondervindelijk; start langzaam en voer na tweaking de snelheid op

 

CPE - copolyester, verbeterd PETG:

Plasticz verkoopt als alternatief voor PETG CPE. CPE is het betere alternatief voor PETG: CPE is sterker, duurzamer, heeft een betere impact resistance, is hittebestendiger, heeft een hogere trekkracht, een hogere chemische weerstand en is helderder dan PETG.

 

*Kijk bij de categorie CPE voor meer informatie over deze alleskunner onder de 3D printer filamenten