3D-printing er en fantastisk teknologi, der har stor betydning i mange brancher, primært på grund af dens evne til at printe stærke materialer i uortodokse former. Nogle teknologier kan stadig ikke engang producere nogle former, som 3D-printing kan uden problemer.

Så det rejser spørgsmålet, hvilke materialer kan ikke 3D-printes?

Materialer som træ, stof, papir og sten kan ikke 3D-printes, fordi de ville brænde, før de kan smeltes og ekstruderes gennem en dyse.

I denne artikel vil vi besvare nogle almindelige spørgsmål om mulighederne og begrænsningerne ved 3D-printning med hensyn til de materialer, du kan printe og ikke kan printe, samt former.

Hvilke materialer kan ikke 3D-printes?

Det vigtigste svar her er, at du ikke kan udskrive med materialer, der ikke kan smeltes til en halvflydende tilstand, som kan ekstruderes. Hvis du ser på, hvordan FDM 3D-printere fungerer, smelter de termoplastiske materialer fra en spole med snævre tolerancer på ±0,05 og derunder.

Materialer, der brænder i stedet for at smelte ved høje temperaturer, vil have svært ved at blive ekstruderet gennem en dyse.

Så længe du kan opfylde den halvflydende tilstand og tolerancerne, bør du kunne 3D-printe det pågældende materiale. Mange materialer opfylder ikke disse egenskaber.

På den anden side kan vi også bruge pulver til metaller i en proces kaldet Selective Laser Sintering (SLS), hvor en laser bruges til at sintre pulverformigt materiale og binde det sammen for at skabe en fast model.

Materialer, der ikke kan 3D-printes, er:

• Ægte træ, selv om vi kan skabe en hybrid af PLA- og træmaterialer
• Tøj/stof
• Papir
• Sten - selv om du kan smelte vulkansk materiale som absalt eller rhyolit

Jeg kunne faktisk ikke komme på mange materialer, der ikke kan 3D-printes, for du kan virkelig få de fleste materialer til at fungere på en eller anden måde!

Det er måske lidt nemmere at kigge mod den anden side af dette spørgsmål for at få mere viden om materialer inden for 3D-printing.

Hvilke materialer kan 3D-printes?

Okay, du ved altså, hvilke materialer der ikke kan 3D-printes, men hvad med materialer, der kan 3D-printes?

• PLA
• ABS
• Metaller (titan, rustfrit stål, koboltkrom, nikkellegering osv.)
• Polycarbonat (meget stærk filament)
• Fødevarer
• Beton (3D-printede huse)
• TPU (fleksibelt materiale)
• Grafit
• Biomaterialer (levende celler)
• Akryl
• Elektronik (printplader)
• PETG
• Keramisk
• Guld (muligt, men denne metode ville være ret ineffektiv)
• Sølv
• Nylon
• Glas
• PEEK
• Kulfiber
• PLA med træfyld (kan indeholde ca. 30 % træpartikler og 70 % PLA)
• Kobberfyldt PLA ("80 % kobberindhold")
• HIPS og mange flere

Du vil blive overrasket over, hvor langt 3D-printing har udviklet sig i de seneste år, hvor alle slags universiteter og ingeniører har udviklet nye metoder til at 3D-printe forskellige typer genstande.

Selv elektronik kan 3D-printes, hvilket er noget, som de fleste mennesker aldrig ville have troet var muligt.

Ja, der findes også egentlige bio-3D-printere, som folk bruger til at udskrive levende celler. De kan koste mellem 10.000 og 200.000 dollars og bruger grundlæggende additiv fremstilling af celler og biokompatibelt materiale til at lægge en levende struktur i lag, som kan efterligne naturlige levende systemer.

Ting som guld og sølv kan laves til 3D-objekter ved hjælp af 3D-printing, men det er ikke 3D-printet. Det laves ved hjælp af en proces, hvor man printer voks-modeller, støber, smelter guldet eller sølvet og derefter hælder det smeltede guld eller sølv i støbeformen.

Nedenfor er en cool video, der viser, hvordan en sølv tigerring kan laves, fra design til den færdige ring.

Processen er virkelig specialiseret og kræver det rette værktøj og udstyr, men det bedste ved den er, hvor detaljeret modellen bliver, og hvordan den er skabt ved hjælp af 3D-printning.

Tilpasningen med 3D-printing er det bedste ved teknologien, da det er nemt at tilpasse dine egne genstande.

Hvilke former kan ikke 3D-printes?

I praksis vil du have svært ved at finde ud af, hvilke former der ikke kan 3D-printes, fordi der findes mange 3D-printteknikker, som kan overvinde begrænsninger.

Jeg tror, at du vil finde flere utroligt komplekse former og modeller ved at kigge på Mathematical Tag på Thingiverse.

Hvad med Puzzle Knots, som er skabt af SteedMaker på Thingiverse.

Eller Trefoil Knot, som er skabt af shockwave3d på Thingiverse.

Former, som FDM har problemer med at udskrive, kan normalt udføres med SLA-printning (hærdning af harpiks med laserstråler) og omvendt.

Almindelige 3D-printere kan have problemer med at udskrive:

• Former, der kun har lidt kontakt med sengen, f.eks. kugler
• Modeller, der har meget fine, fjerlignende kanter
• 3D-udskrifter med store overhæng eller udskrivning i luften
• Meget store genstande
• Former med tynde vægge

Mange af disse problemer kan løses ved hjælp af forskellige assisterede udskrivningsmetoder, f.eks. ved at bruge støttestrukturer til udhæng, ændre orienteringen, så tynde dele ikke er grundlaget for udskrivningen, bruge flåder og kantbånd som et solidt grundlag og endda dele modellerne op i stykker.

Former med lidt kontakt til sengen

De former, der har en lille base og kun har lidt kontakt med sengen, kan ikke 3D-printes direkte som andre former, der 3D-printes. Grunden er simpelthen, at objektet vil springe af sengen, før printet er færdigt.

Det er derfor, at det ikke er let at skabe et kugleobjekt, da kontakten med overfladen er for lille, og kroppen er for stor til at fjerne sig selv under processen.

Du kan dog lave en sådan udskrivning ved at bruge en flåde. Flåden er et net af filamenter, som placeres på byggeplatformen, hvorpå det første lag af modellen udskrives.

Fine, fjerlignende kanter

3D-printning af meget tynde funktioner som f.eks. en fjer eller en knivkant er næsten umuligt med 3D-printning på grund af orienteringen, XYZ-præcisionen og den generelle ekstruderingsmetode.

Det kan kun lade sig gøre på ekstremt præcise maskiner på få mikrometer, og selv da vil det ikke være muligt at få så tynde kanter, som du ønsker. Teknologien skal først øge sin opløsning til den ønskede tyndhed, som du ønsker at udskrive.

Tryk med store overhæng eller trykning midt i luften

Genstande med store overhængende dele er en udfordring at udskrive, og nogle gange er det umuligt.

Problemet er enkelt: Hvis de former, der skal udskrives, hænger for langt fra det foregående lag, og deres størrelse er stor, vil de briste af, før laget kan formes ordentligt på plads.

De fleste mennesker ville tro, at du ikke kan printe oven på ingenting, fordi der skal være en form for fundament, men når du virkelig vælger din 3D-printer og indstillingerne, kan et fænomen kaldet bridging virkelig komme til nytte her.

Cura har hjælp til at forbedre vores overhæng med indstillingen "Enable Bridge Settings" (aktiver broindstillinger).

Bridging kan forbedres betydeligt med de rigtige indstillinger sammen med en Petsfang Duct, som du kan se i videoen nedenfor.

Det lykkedes ham relativt godt at 3D-printe et 300 mm langt overhæng, hvilket er meget imponerende! Han ændrede printhastigheden til 100 mm/s og 70 mm/s for infill, men kun fordi printet ville tage lang tid, så endnu bedre resultater er meget muligt.

Heldigvis kan vi også producere støttetårne under disse store udhæng, så de kan holdes oppe og bevare deres form.

Meget store 3D-udskrifter

De fleste FDM 3D-printere spænder fra omkring 100 x 100 x 100 x 100 mm til 400 x 400 x 400 x 400 mm, så det bliver svært at finde en 3D-printer, der kan udskrive store objekter på én gang.

Den største FDM 3D-printer, jeg kunne finde, er Modix Big-180X, som har et massivt byggevolumen på 1800 x 600 x 600 x 600 mm og vejer 160 kg!

Det er ikke en maskine, som du kan forvente at få adgang til, så i mellemtiden må vi holde os til vores mindre maskiner.

Ikke alt er dårligt, for vi har mulighed for at opdele modellerne i mindre dele, udskrive dem separat og derefter samle dem sammen med et klæbende stof som superlim eller epoxy.