I alla tillverkningsprocesser är valet av material inte bara nyckeln till att skapa en lämplig och hållbar produkt, utan säkerställer också framgångsrik tillverkning. Dessutom kan priset på materialet ha den viktigaste effekten på produktens slutpris.
3D-utskrift är känt för att användas för många olika ändamål och är endast möjligt på grund av de olika material och tekniker som finns tillgängliga. Denna tillgänglighet har dock en kostnad, som kan vara ganska brant.
I den här artikeln kommer vi att ge en översikt över de vanliga materialen i tre olika 3D-utskriftstekniker, vilket ger dig en uppfattning om den typiska prisklassen för varje.
Teknik & Material
3D-utskrift involverar många olika tekniker, och varje teknik bearbetar material på olika sätt. Det är därför råvarornas natur och form är väldigt olika: trådar, metalltrådar, hartser, pulver, papper och till och med levande celler.
Det nuvarande utbudet av 3D-utskriftstekniker och -material är större än någonsin och växer hela tide
FDM-UTSKRIFT
FDM, eller fused deposition modeling, är den mest populära materialextruderingsprocessen inom 3D-utskrift. I nästan alla fall använder den termoplastiska material som råmaterial i långa filament som rullas och lindas till rullar.
I allmänhet påverkas priset på FDM-filamentmaterial mest av vilken typ av polymer som används. Materialets övergripande kvalitet, som inkluderar färg- och dimensionsstabilitet, avgör också slutpriset för varje filamentspole.
3d filament PLA kostnad
PLA står för polymjölksyra, en biologiskt nedbrytbar polymer gjord av majsstärkelse eller sockerrör. PLA är det överlägset mest populära filamentmaterialet för FDM 3D-skrivare, det är relativt lätt att använda och har en tilltalande estetik efter utskrift.
Detta material är lätt pigmenterat och finns i många olika färger och nyanser. När det gäller mekaniska egenskaper har den hyfsad styrka och hårdhet, kanske lite för slitstark för sandblästrade delar jämfört med andra material.
Den största nackdelen är dock dess lägre smältpunkt. PLA-tryckta delar kan skeva när de lämnas i ett fordon parkerat i solen en varm dag. Det är också ett ganska sprött material och används bättre i estetiska eller prototyptillämpningar än för funktionella delar som är under stress.
PLA finns också i olika blandningar och kvaliteter, men det genomsnittliga priset för standardfilament är 190-300kr. Specialtrådar som cool siden PLA kan hittas för cirka 400kr.
- pris 150-250kr
ABS filament kostnad
ABS är ett av de mest använda plastmaterialen i världen, eftersom det ofta används i formsprutningsprocesser. Akrylnitrilbutadienstyrenplast kommer från petroleum och är känd för att avge illaluktande och giftiga ångor vid 3D-utskrift.
ABS som används i 3D-utskrift genomgår betydande termisk sammandragning när den svalnar, vilket gör det mycket svårt att skriva ut utan en uppvärmd byggplatta. Sådan termisk kylning kan orsaka skevhet och förutom röktoxicitet rekommenderas starkt utskrift i slutna maskiner.
3D-printade ABS-delar har dock utmärkta mekaniska egenskaper. De är hållbara, värmebeständiga och tillräckligt starka för många funktionella applikationer. ABS är också lättare att slipa och kan jämnas till med kemikalier som skapar en blank felfri yta.
Slutligen anses ABS vara ett relativt billigt material för FDM 3D-utskrift. En rulle på 1 kg bra ABS kan köpas för $200-350kr, inklusive lågluktande versioner som PolyLite ABS från Polymaker.
- pris 250- 450r
PETG filament kostnad
PETG är en nära släkting till PET-plasten som används i läsk- och vattenflaskor. ”G” står för glykol, som delvis har ersatts av cyklohexandimetanol (CHDM) för att skapa ett mer lämpligt material för 3D-utskrift.
Detta material är känt som ett bra alternativ till ABS på grund av dess styrka, värmebeständighet och relativa användarvänlighet. Den kan skrivas ut utan uppvärmning och är något mer flexibel än ABS, vilket ger bättre slagtålighet.
PETG är också mer kemiskt resistent och kallas ofta av tillverkare som ett livsmedelssäkert material, även om 3D-utskrift med det gör det lite svårare i detta avseende. Detta material tenderar dock att repa och fläcka, så kalibrering rekommenderas ofta.
Du kanske tror att PETG är dyrare på grund av dess förbättrade egenskaper, men så är det inte längre. PETG-filament av god kvalitet kostar cirka 250-450 krper kilogram, upp till 550kr för avancerade material som MatterHackers Pro PETG.
- pris 250-450kr
HIPS & PVA filament
3D-utskrift fungerar på ett sätt som vissa överhängsområden kräver ett material att fästa vid under lageravsättningen som kommer att subtraheras senare. Dessa stödstrukturer är ofta gjorda av samma material som används för objektet som skrivs ut.
Men med användningen av en dubbel extruderingsmaskin kan en annan typ av stöd användas. Kända som upplösbara stöd, kan materialet som används för att strukturera trycken lösas i en vätska efter att delen har tryckts. Detta har många fördelar, inklusive den släta finishen som dessa stöd lämnar på gränssnittet med föremålet, i motsats till de grova som kan lämnas av vanliga stödstrukturer.
Här går in HIPS och PVA. Även om dessa material kan användas som ett primärt 3D-utskriftsmaterial (mest HIPS) används de båda vanligare som lösliga stöd i dubbla extruderingsmaskiner.
HIPS har liknande egenskaper som ABS, inklusive trycktemperaturen, vilket gör dem till en perfekt match: ABS som primärmaterial och HIPS som stöd. En spole med HIPS kan hittas mellan 200kr till 600kr per kg, medan vätskan som används för att lösa upp kostar cirka 200kr för en 500 ml flaska.
Å andra sidan är PVA bäst lämpad för PLA på grund av dess smältpunkt vid samma temperatur. Detta material är dock vattenlösligt och kräver inga speciella kemikalier för upplösning. Detta är bra eftersom PVA är ett ganska dyrt filament, som kostar 600-1300kr per 1 kg spole.
- HIPS pris 250-600kr PVA 600-1400kr
Flexibla material
Att välja rätt material är avgörande för att få en del som gör jobbet, och ibland är det inte styrka du behöver, utan flexibilitet. Så kallade flexibla material avser en klass av flexibla polymerer inom 3D-utskrift som kan 3D-skrivas ut på rätt sätt eftersom gummi inte kan.
I mer tekniska termer är denna klass av material känd som termoplastiska elastomerer (TPE). Detta inkluderar polymerer som TPU, TPC, TPA, mjuk PLA, och det är till och med vanligt att flexibla filament marknadsförs som TPE.
Slutligen har alla dessa filament sina egna egenskaper, men de har den gummiartade kvaliteten hos elastiska material. De kännetecknas i allmänhet av Shore-hårdhet, en standardiserad egenskap som används för att klassificera gummin och halvstyva plaster.
Dessutom kan dessa flexibla filament användas för en mängd olika ändamål, från RC-bildäck till små stötdämpare och till och med skor. Men flexibel filament har en hög prislapp: 650 till 1800kr per kilogram. NinjaFlex-filament med en Shore-hårdhet på 85A är en av de mest populära på cirka 850 kr/kg.
- pris 650-1800kr
Kompositmaterial
Kompositmaterial är en blandning av två material med olika fysikaliska och kemiska egenskaper. I FDM 3D-utskrift görs detta vanligtvis genom att lägga till små partiklar av icke-polymermaterial till vanliga standardfilament som PLA och ABS.
Icke-polymermaterial måste ha mycket små partiklar för att förhindra igensättning av munstycken. Därför har dessa material vanligtvis baspolymerens mekaniska egenskaper. Till exempel har metallfylld PLA vanligtvis mycket liknande styrka och värmebeständighet som vanlig PLA.
Men kompositfibrer är helt olika estetiskt, och det är kanske det mest attraktiva med dem. På grund av ett brett utbud av tillsatser som träfiber, metall, kolfiber, magnetiska material och till och med marmor, varierar det genomsnittliga priset för denna typ av filament från cirka 200kr per kilogram till långt över 6000kr per kilogram!
Här beror prisskillnaden på fästets unika karaktär och glödtrådens allmänna kvalitet. De kanske mest eftertraktade filamenttillsatserna är trä och kolfiber, allt från cirka 300kr för en 1 kg spole Hatchbox Wood-filament till Protoplants PLA-kolfiber för 600kr per kilo.
- pris 200-6000kr
Standard Resin
Även om karpolymerisation kan ge mycket högupplösta utskrifter, är den största nackdelen kostnaden för hartset. Standard 3D-utskriftsharts för dessa maskiner kan variera ganska mycket, men i genomsnitt kostar det runt 500kr per kilogram.
Priset för nödvändig städning måste dock också beaktas. Harts 3D-utskrift kräver ytterligare efterbearbetningssteg, som inkluderar borttagning av vätskerestmaterial före det sista härdningssteget, och görs vanligtvis med isopropylalkohol (IPA).
Men det finns även vattenlösliga hartser på marknaden som kan kosta upp till 700kr kilot, som eSuns vattentvättbara hartser. Förutom att minska riskerna med att lagra brandfarliga vätskor som IPA, är vatten gratis att använda och skadar inte vår hud som ultraren alkohol.
- pris 500-700kr
Hård Resin
Standardkarpolymerharts är relativt skört och ömtåligt jämfört med FDM 3D-utskriftsmaterial. Detta är den främsta anledningen till att vi förknippar harts 3D-utskrift med mer estetiska och konstnärliga syften än funktionella.
Det finns dock hartser som är speciellt utformade för att skapa starka och hållbara delar, allmänt kända som hårda hartser. De mekaniska egenskaperna hos dessa material är i allmänhet jämförbara med ABS, även om de bara är något sprödare.
3D-utskrift med hårt harts kan vara lite svårare än att skriva ut med vanligt harts, eftersom delarna fäster starkare till byggplattformen och vanligtvis kräver längre efterhärdningsprocesser. De fungerar dock oftast som avsett och ibland till och med bättre än FDM-delar.
En 1 kg flaska hårt harts kan kosta upp till 600kr/kg för eSuns Hard-Tough harts eller upp till 1700kr/kg för Liqcreate Strong-X.
- Pris 600-1800kr
Flexibelt
Poolpolymerisation kan också skapa 3D-utskrivna delar med gummiegenskaper. Flexibla hartser kan användas utan alltför stor ansträngning för att skapa delar med en Shore-hårdhet på 50-90A, men se till att hartset är kompatibelt med den specifika tekniken för din 3D-skrivare (SLA, DLP, LCD).
Flexibla hartser blandas också med standardharts för att förbättra de mekaniska egenskaperna och samtidigt minska sprödheten. Priserna för Siraya Tech Tenacious börjar på cirka 650kr per kilogram för en 1 kg flaska, men priser upp till 1500kr eller till och med 2000kr per kilogram är inte ovanliga.
- genomsnittligt pris 600-2000kr per kg
Specialitets Resin
Marknaden för specialmaterial för 3D-utskrift expanderar. I tysthet fokuserar den dock på de två huvudsakliga tillämpningarna av denna teknik: smycken och tandvård.
Investeringsgjutning är det populäraste sättet att skapa värdefulla små smycken med 3D-utskrift. En flytande metallform är gjord av en identisk kopia av den sista delen, som smälter när metallen hälls.
Denna replik är 3D-printad i gjutbart vaxharts, vilket ger formen en slät yta och lämnar ingen aska inuti. En flaska gjutbart harts kan kosta $75 till $250 per kilogram för Formlabs Castable Wax
Inom tandvården har harts för 3D-utskrivna delar ett brett utbud av möjliga tillämpningar: kirurgiska guider, aligners, tillfälliga tänder, proteser, bland annat. Men varje del som kommer i kontakt med patientens mun kräver speciella biokompatibla hartser som är certifierade av lokala myndigheter.
Som du kan föreställa dig är dessa hartser (av någon anledning) mycket dyra, och de kräver också certifierade 3D-skrivare för att kunna användas på rätt sätt. Priserna beror på den slutliga appliceringen av delarna, men 1 liters flaskor kan nå upp till 5000kr
- pris 700-2500kr per kg
Polymerer
Marknaden för specialmaterial för 3D-utskrift expanderar. I tysthet fokuserar den dock på de två huvudsakliga tillämpningarna av denna teknik: smycken och tandvård.
Investeringsgjutning är det populäraste sättet att skapa värdefulla små smycken med 3D-utskrift. En flytande metallform är gjord av en identisk kopia av den sista delen, som smälter när metallen hälls.
Denna replik är 3D-printad i gjutbart vaxharts, vilket ger formen en slät yta och lämnar ingen aska inuti. En flaska gjutbart harts kan kosta 750 till 2000kr per kilogram för Formlabs Castable Wax
Inom tandvården har harts för 3D-utskrivna delar ett brett utbud av möjliga tillämpningar: kirurgiska guider, aligners, tillfälliga tänder, proteser, bland annat. Men varje del som kommer i kontakt med patientens mun kräver speciella biokompatibla hartser som är certifierade av lokala myndigheter.
Som du kan föreställa dig är dessa hartser (av någon anledning) mycket dyra, och de kräver också certifierade 3D-skrivare för att kunna användas på rätt sätt. Priserna beror på den slutliga appliceringen av delarna, men 1 liters flaskor kan nå upp till 5000kr
- pris 2000-3000kr
Metaller
Det sista 3D-utskriftsmaterialet vi ska titta på är metallpulver. Även om metalldelar idag kan tillverkas med olika 3D-utskriftstekniker, är pulverdeponeringsmetoder fortfarande det bästa valet för pålitlig och kostnadseffektiv produktion.
En av de största nackdelarna med dessa processer är dock materialkostnaden. Metallpulver skapas i sprutningsprocessen och att bara få pulverpartiklarna till rätt storlek är mycket dyrt. Dessutom är metallerna som används för pulverbäddsgjutning av hög kvalitet, inklusive superlegeringar baserade på titan och nickel.
Du kan förvänta dig att betala 3500kr-6000kr per kilogram för dessa specialmetallpulver, medan vanligt rostfritt stål kostar cirka 1500kr per kilogram.
- pris 1500kr-6000kr
