คู่มือการเลือกเส้นใยสำหรับงานพิมพ์ 3 มิติ สำหรับผู้เริ่มต้น: PLA เทียบกับ PETG เทียบกับ ABS เทียบกับ TPU

ผู้เริ่มต้นควรใช้ เส้นใยพิมพ์ 3 มิติแบบ ใด? โดยทั่วไปแล้ว PLA เป็นวัสดุที่ใช้งานง่ายที่สุดสำหรับการเริ่มต้น ในขณะที่ PETG, ABS และ TPU เหมาะสำหรับโครงการที่ต้องการความทนทาน ทนความร้อน หรือความยืดหยุ่นสูงกว่า

การเลือกเส้นใยพิมพ์ไม่ได้หมายความถึงแค่การหาเส้นที่ถูกที่สุดหรือสีที่สวยที่สุดเท่านั้น วัสดุแต่ละชนิดมีพฤติกรรมแตกต่างกันเมื่อได้รับความร้อน และให้ความสมดุลที่แตกต่างกันในด้านความแข็งแรง ความยืดหยุ่น คุณภาพพื้นผิว ความทนทานต่ออุณหภูมิ และความยากง่ายในการพิมพ์

คู่มือสำหรับผู้เริ่มต้นนี้จะอธิบายความแตกต่างระหว่างวัสดุการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้กันทั่วไป และช่วยคุณเลือกเส้นใยที่เหมาะสมสำหรับโครงการแรกของคุณ

เส้นใยสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ คืออะไร?

เส้นใย (Filament) คือวัสดุที่ใช้ในเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบ FFF หรือ FDM เครื่องพิมพ์จะป้อนเส้นใยเทอร์โมพลาสติกบางๆ เข้าไปในหัวฉีดที่ร้อน หลอมละลาย แล้ววางเป็นชั้นๆ จนกว่าโมเดลจะเสร็จสมบูรณ์

เส้นใยพลาสติกสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่มีจำหน่ายใน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.75 มม. หรือ 2.85 มม. โดยขนาด 1.75 มม. เป็นที่นิยมมากกว่าในเครื่องพิมพ์ตั้งโต๊ะรุ่นใหม่ๆ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับเครื่องพิมพ์ ดังนั้นผู้เริ่มต้นควรตรวจสอบความเข้ากันได้ก่อนซื้อเส้นใยเสมอ คู่มือวัสดุของ UltiMaker ยังระบุด้วยว่าผลลัพธ์การพิมพ์ขึ้นอยู่กับวัสดุ หัวฉีด ตัวเครื่อง แผ่นฐานพิมพ์ รูปทรงของโมเดล และการตั้งค่าการพิมพ์

เส้นใยพิมพ์ไม่ควรสับสนกับเรซินเหลว เครื่องพิมพ์เรซินใช้แสง UV ในการทำให้วัสดุเหลวแข็งตัว และต้องการวิธีการใช้งาน การล้าง อุปกรณ์ป้องกัน และการระบายอากาศที่แตกต่างกัน สำหรับผู้เริ่มต้นที่สนใจโครงการใช้งานจริงในครัวเรือนหรือที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ การพิมพ์ด้วยเส้นใยโดยทั่วไปแล้วเป็นจุดเริ่มต้นที่ง่ายกว่า

PLA เทียบกับ PETG เทียบกับ ABS เทียบกับ TPU: ความแตกต่างและคุณสมบัติของวัสดุ

วิธีที่ง่ายที่สุดในการเลือกเส้นใยพิมพ์ 3 มิติ คือการทำความเข้าใจว่าวัสดุแต่ละชนิดมีจุดเด่นอะไรบ้าง

กองทัพปลดปล่อยประชาชน

PLA เป็นเส้นใยพลาสติกที่ใช้งานได้จริงที่สุดสำหรับผู้เริ่มต้นพิมพ์งาน พิมพ์ได้ลื่นไหลดี ให้รายละเอียดพื้นผิวสูง และบิดเบี้ยวได้ยาก เหมาะสำหรับงานโมเดลตั้งโชว์ อุปกรณ์จัดระเบียบโต๊ะทำงาน รางเก็บสายเคเบิล ของตกแต่งเคส และต้นแบบงานในช่วงแรก จุดอ่อนที่สำคัญที่สุดคือทนความร้อนได้ค่อนข้างต่ำ ดังนั้นจึงไม่ควรใช้ใกล้กับชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์ที่ร้อน หรือในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงอื่นๆ

พีทีจี

PETG เป็นวัสดุที่เหมาะสมอีกทางเลือกหนึ่งเมื่อ PLA มีความทนทานไม่เพียงพอ PETG ให้การยึดเกาะระหว่างชั้นที่ดี ความเหนียว ความต้านทานต่อน้ำ และความต้านทานต่ออุณหภูมิที่ดีกว่า PETG เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริง เช่น ตัวยึด คลิปหนีบสายเคเบิลที่แข็งแรง ที่ยึดเครื่องมือ และชิ้นส่วนที่อาจได้รับแรงกระแทกเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม อาจมีแนวโน้มที่จะเกิดเส้นใยบางๆ ระหว่างบริเวณที่พิมพ์ และอาจต้องมีการปรับแต่งเพิ่มเติม

แอ็บเอส

ABS มีความทนทานต่อความร้อนและอายุการใช้งานยาวนานกว่า จึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง ข้อเสียคือกระบวนการพิมพ์ยากกว่า: ABS อาจบิดเบี้ยวเมื่อเย็นตัวลง และโดยทั่วไปจะพิมพ์ได้ดีกว่าในเครื่องพิมพ์แบบปิด นอกจากนี้ยังต้องการการระบายอากาศที่เหมาะสมด้วย

ทีพียู

TPU เป็นเส้นใยที่มีความยืดหยุ่นคล้ายยาง นิยมใช้สำหรับทำฝาครอบป้องกัน ขาตั้งกันลื่น ชิ้นส่วนลดแรงสั่นสะเทือน ยางรองสายเคเบิล และที่จับนุ่มๆ ตามข้อมูลจาก UltiMaker วัสดุที่มีความยืดหยุ่นโดยทั่วไปจะเหมาะกับการพิมพ์ที่ช้าลงและหัวฉีดแบบขับตรง TPU มีประโยชน์ แต่โดยปกติแล้วไม่ใช่วัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการทดลองพิมพ์ครั้งแรกของใครหลายๆ คน

วิธีเลือกเส้นใยพิมพ์ 3 มิติที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ

แทนที่จะถามว่าเส้นใยชนิดใดดีที่สุดในทุกกรณี ให้ถามว่าชิ้นส่วนที่เสร็จแล้วต้องทำอะไร

• เลือก PLA
  เมื่อรูปลักษณ์ ความแม่นยำของขนาด ต้นทุนต่ำ และความง่ายในการพิมพ์มีความสำคัญที่สุด นี่คือตัวเลือกเริ่มต้นที่เหมาะสมสำหรับการเรียนรู้วิธีปรับระดับฐานพิมพ์ ปรับอุณหภูมิ แบ่งโมเดล และระบุปัญหาการพิมพ์

• เลือก PETG
  เมื่อชิ้นส่วนต้องการความทนทานมากขึ้น หรืออาจต้องเผชิญกับความร้อนและความชื้นปานกลาง โดยทั่วไปแล้วจะเป็นวัสดุอเนกประสงค์ที่ใช้งานได้จริงมากที่สุดหลังจากที่ผู้เริ่มต้นคุ้นเคยกับการใช้ PLA แล้ว

• เลือก ABS
  เมื่อความทนทานต่ออุณหภูมิและอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นสิ่งสำคัญ และเครื่องพิมพ์มีตัวเครื่องที่มีระบบระบายอากาศที่เหมาะสม ผู้เริ่มต้นควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครื่องพิมพ์สามารถทำอุณหภูมิหัวฉีดและฐานพิมพ์ได้ตามต้องการก่อนซื้อ

• เลือก TPU
  เมื่อชิ้นส่วนนั้นจำเป็นต้องงอ บีบอัด ดูดซับแรงสั่นสะเทือน หรือให้การยึดเกาะ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นทางของเส้นใยและหัวฉีดของเครื่องพิมพ์นั้นเหมาะสมสำหรับวัสดุที่มีความยืดหยุ่น

สำหรับการจัดเตรียมพีซีและโต๊ะทำงาน โครงการทั่วไปอาจรวมถึง:

• หวีจัดระเบียบสายเคเบิลและคลิปหนีบสายเคเบิล

• ที่วางหูฟังและที่วางคอนโทรลเลอร์

• อุปกรณ์เสริมคีย์บอร์ดและที่จัดเก็บสวิตช์

• ป้ายติดเคสตกแต่งและโมเดลสำหรับจัดแสดง

• ฐานกันลื่นและมุมป้องกันที่นุ่มนวล

• ท่อลมพัดลมต้นแบบหรือโครงยึดอุปกรณ์

ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติไม่ควรนำมาใช้ทดแทนชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์ที่ได้รับการรับรองโดยอัตโนมัติ ควรหลีกเลี่ยงการใช้เส้นใยสำหรับงานอดิเรกทั่วไปในการผลิตขั้วต่อไฟ ฉนวนไฟฟ้า แผ่นกั้นไฟ ชิ้นส่วนรับน้ำหนักมาก หรือชิ้นส่วนที่วางอยู่ใกล้กับชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิสูง การเลือกวัสดุมีความสำคัญ แต่การออกแบบโมเดล ความหนาของผนัง การเติมเนื้อวัสดุ ทิศทางการพิมพ์ และคุณภาพการพิมพ์ก็ส่งผลต่อความแข็งแรงของชิ้นส่วนที่เสร็จสมบูรณ์เช่นกัน

ปัจจัยสำคัญที่ควรตรวจสอบก่อนซื้อเส้นใยพิมพ์: ข้อกำหนดและคุณสมบัติของเครื่องพิมพ์

เริ่มต้นด้วยการตรวจสอบขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยที่ต้องการ เครื่องพิมพ์ขนาด 1.75 มม. ไม่สามารถใช้เส้นใยขนาด 2.85 มม. ได้โดยไม่ต้องดัดแปลงฮาร์ดแวร์ครั้งใหญ่ แม้ว่าวัสดุนั้นจะเข้ากันได้ก็ตาม

ถัดไป ตรวจสอบอุณหภูมิหัวฉีดและฐานพิมพ์ที่ผู้ผลิตเส้นใยแนะนำ การตั้งค่าเหล่านี้จะแตกต่างกันไปตามสูตรของวัสดุ ดังนั้นแผนภูมิอุณหภูมิทั่วไปจึงควรใช้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น การใช้โปรไฟล์ในตัวของเครื่องพิมพ์หรือโปรแกรมสไลเซอร์มักจะง่ายกว่าสำหรับการพิมพ์ครั้งแรก

ฮาร์ดแวร์ของเครื่องพิมพ์ก็มีความสำคัญเช่นกัน โดยทั่วไปแล้ว ABS จะได้ประโยชน์จากการใช้กล่องครอบ ในขณะที่เส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์ เส้นใยแก้ว เส้นใยเรืองแสง หรือเส้นใยผสมโลหะ อาจต้องใช้หัวฉีดที่แข็งแรงกว่า วัสดุพิเศษเหล่านี้ควรปล่อยไว้ก่อนจนกว่าผู้ใช้จะเข้าใจการปรับเทียบเครื่องพิมพ์ขั้นพื้นฐานเสียก่อน

ควรพิจารณาเรื่องการระบายอากาศด้วยเช่นกัน พลาสติกเทอร์โมพลาสติกที่ได้รับความร้อนอาจปล่อยอนุภาคและสารระเหยออกมาในระหว่างการพิมพ์ สถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงานของสหรัฐอเมริกา (NIOSH) แนะนำให้ใช้ระบบระบายอากาศที่เหมาะสม วัสดุที่มีการปล่อยสารระเหยต่ำ ตู้ครอบ และปฏิบัติตามคำแนะนำด้านความปลอดภัยของผู้ผลิตเพื่อลดการสัมผัสสารอันตราย PLA มักปล่อยสารระเหยน้อยกว่า ABS แต่ไม่ควรใช้งานเครื่องพิมพ์ตั้งโต๊ะอย่างต่อเนื่องในห้องนอนหรือห้องนั่งเล่นที่มีการระบายอากาศไม่ดี NIOSH มีคำแนะนำด้านความปลอดภัยเพิ่มเติมที่นี่

สุดท้ายนี้ ให้เก็บเส้นใยที่ไม่ได้ใช้แล้วไว้ในถุงปิดสนิทหรือกล่องแห้งที่มีสารดูดความชื้น ความชื้นอาจทำให้เกิดเส้นใยยืด ฟองอากาศ พื้นผิวไม่เรียบ และการยึดเกาะของชั้นไม่ดี วัสดุ TPU และไนลอนมีความไวต่อความชื้นเป็นพิเศษ แม้ว่า PLA และ PETG ก็อาจเกิดปัญหาในการพิมพ์หลังจากดูดซับความชื้น ได้เช่นกัน Prusa แนะนำให้เก็บในภาชนะปิดสนิทและทำให้แห้งตามวิธีการที่เหมาะสมของวัสดุ เมื่อจำเป็น

ข้อคิดส่งท้าย: ผู้เริ่มต้นควรเลือกใช้เส้นใยพิมพ์ 3 มิติแบบใด?

สำหรับผู้เริ่มต้นส่วนใหญ่ PLA เป็นเส้นใยพิมพ์ 3 มิติที่ดีที่สุดตัวแรก เพราะราคาไม่แพง ใช้งานได้กับเครื่องพิมพ์หลากหลายรุ่น และตั้งค่าเครื่องพิมพ์ได้ง่าย เมื่อคุ้นเคยกับกระบวนการพิมพ์พื้นฐานแล้ว PETG ก็เป็นวัสดุตัวที่สองที่เหมาะสมสำหรับชิ้นส่วนที่แข็งแรงและใช้งานได้หลากหลายมากขึ้น

ABS เหมาะสำหรับกรณีที่ต้องการความทนทานต่อความร้อนอย่างแท้จริง และเครื่องพิมพ์มีตู้ครอบและระบบระบายอากาศที่เหมาะสม ส่วน TPU ควรเลือกใช้เมื่อความยืดหยุ่นเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบมากกว่าเพียงเพราะดูน่าสนใจ

สำหรับผู้ประกอบพีซี การพิมพ์ 3 มิติเปิดโอกาสให้ปรับแต่งได้มากมาย ตั้งแต่อุปกรณ์จัดการสายเคเบิลและอุปกรณ์จัดระเบียบโต๊ะ ไปจนถึงต้นแบบและการปรับเปลี่ยนรูปลักษณ์เคส วิธีที่ปลอดภัยที่สุดคือเริ่มต้นด้วยโครงการ PLA ง่ายๆ ทำความเข้าใจข้อจำกัดของเครื่องพิมพ์ และค่อยเปลี่ยนไปใช้วัสดุที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นเมื่อโครงการนั้นต้องการจริงๆ