שוק מדפסות התלת מימד (3D Printers) מתחדש בתדירות גבוהה מאוד, מבחינת טכנולוגיות ומותגים חדשים, איכות וגדלי הדפסה, ובעיקר הצטרפות של חומרי גלם חדשים המתאימים לצרכים שונים, דבר שיכול להפוך את בחירת החומרים האידיאליים לחלקים שלך לאתגר.
כיום קיימים עשרות ואף מאות רבות של סוגי פילמנטים וחומרים שונים, הנבדלים בינם לא רק מבחינת הצבעים, אלא בעיקר מבחינת התכונות המכניות.
החומרים הנפוצים ביותר הינם הפילמנטים הבסיסיים אשר גם קל להדפיס איתם כגון PLA ו ABS אך חומרים נוספים שהפכו נפוצים בשנים האחרונות כוללים בתוכם גם PC (פוליקרבונט), TPU (חומרים גמישים), PETG , ASA, ניילון ועוד רבים.
תחום נוסף אשר מתפתח הינו פילמנטים וחומרי גלם הנדסיים ואף מרוכבים כגון גלילי ניילון 12 או ניילון 6 אשר מכילים סיבים קצוצים של קרבון פייבר (CF), זכוכית (GF) וסיבים מחוזקים אחרים.
כמו כן קיימים חומרים סופיים אשר הינם כבר נפוצים בתעשיות השונות כגון PEEK וגם ULTEM, אשר ניתן להשתמש בהם בסביבות קשות ומורכבות, ולהיות רגועים שהחומרים לא יאכזבו.
-
נתמקד בסקירת החומרים הטהורים ללא סיבים מחזקים
חומרים מדורגים בדרך כלל לפי 3 קטגוריות: ביצועים מכניים, איכות חזותית ותהליך.  במקרה זה, אנו מפרקים עוד יותר את הקטגוריות הללו כדי לצייר תמונה ברורה יותר של תכונות הפולימרים השונים.
בחירת החומר תלויה בעיקר במה שהמשתמש רוצה להדפיס, בצרכים והדרישות שלו, ואלו הקריטריונים העיקריים אשר מהווים משקל להחלטה באיזה חומר להשתמש (מלבד עלות החומר ומהירות ההדפסה של החומר)
גרף קורי עכביש מכיל את הפרמטרים השונים אליהם אנו מתייחסים ואשר בינהם אנו משווים בין חומרי הגלם השונים של מדפסות תלת המימד בשיטת ה FDM:

• קלות הדפסה:  עד כמה קל להדפיס בחומר, בין היתר מתייחסים לגורמים הכוללים הידבקות החלק למגש , מהירות הדפסה מקסימלית, תדירות חלקים שנכשלו, דיוק התוצרים, זרימת החומר בראש וקלות הזנה למדפסת. 
• מתח מרבי  : (MAX STRESS) הלחץ המקסימלי שחפץ יכול לעמוד בו כאשר מבצעים בו בדיקות מתיחה עד נקודת הכשל. 
• התארכות : (ELOGNATION AT BREAK)היחס בין האורך ההתחלתי לבין האורך שהשתנה לאחר נקודת השבירה של האובייקט. זה נקרא גם מתיחת שבר. 
• עמידות בפני פגיעות: (IMPACT RESISTANCE)  האנרגיה הנדרשת כדי לשבור חפץ בפגיעה או מכה פתאומית. 
• הידבקות שכבה (איזוטרופיה):  עד כמה שכבות החומר נצמדות זו לזו. ככל שההדבקות בין השכבות טובה יותר בכל הצירים החלק איזוטרופי יותר (איזוטרופיה =אחידות לכל הכיוונים)
• עמידות בחום: הטמפרטורה המקסימלית שאובייקט יכול לעמוד בו לפני ריכוך או עיוות. 

דירגנו כל חומר עם הקריטריונים הבאים בקנה מידה פשוט (נמוך עד גבוה). אלו הם ציונים יחסיים לתהליך FDM - והם היו נראים אחרת לגמרי אם טכנולוגיות ייצור אחרות היו נלקחות בחשבון. 
לדוגמא בטבלה מטה PLA הינו החומר שבו קלות ההדפסה הינה הגבוהה ביותר, בעוד TPU הינו החומר שבו קלות ההדפסה הינה הנמוכה ביותר.

מה זה PLA?

פירוש הקיצור הוא Polylactic acid.
PLA הינו הפולימר הנפוץ ביותר והקל ביותר להדפסה ומספק איכות חזותית טובה, הוא מאוד נוקשה ולמעשה די חזק, אבל הוא מאוד שביר ופריך.
PLA עשוי מעמילני תירס ולכן הוא לא רעיל והינו ידידותי לסביבה ומתכלה, חסר ריח ואינו מזהם ,כמו כן הוא בעל עמידות טובה בפני  UV.
ניתן לעבד את החומר לאחר הייצור באמצעות נייר שיוף, לצבוע באקריליק ולעשות גימורים ועיבדוים שונים.
פילמנט PLA דורש טמפרטורה נמוכה יחסית של 190-210 מעלות כדי להיות מותך .

 יתרונות:
• לא רעיל
• אין ריח
• קל לשימוש למתחילים
• שימוש כמעט אוניברסלי בכל מדפסת FDM
• מאוד זול
חסרונות :
• יכול לדרוש הרבה שיוף
• יכול להתעוות בקלות בשמש או בסביבות טמפ' גבוהות
•  שביר ביחס לחומרים יותר הנדסיים

 מה זה ABS?

חומר ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) הינו מוכר ובעל שימושים רבים בתעשייה המסורתית ותהליכי ייצור.
הבחירה בפילמנט ABS בהדפסה תלת מימדית על פני פילמנט PLA, נעשית בד"כ כאשר נדרשים לעמידות גבוהה יותר לטמפרטורה, קשיחות גבוהה יותר וכן עמידות עדיפה בפני שחיקה.
ניתן לעבד את ה ABS ולשייף אותו באמצעות נייר שיוף ולאחר מכן לצבוע בצבעי אקריל, וכן ניתן להחליק את פני השטח באמצעות אדי אצטון.

ABS רגיש לUV ולכן צריך לבדוק היטב האם מתאים לצרכים שלי במידה ויש חשיפה רבה לשמש.
החומר משחרר אדים רעילים במהלך ההדפסה, ולכן מומלץ לעבוד עם תא סגור ואוורור איכותי של המדפסת וסביבת העבודה.

יתרונות:
• עומד בטמפרטורות גבוהות
• קל לשייף
• ניתן להחליק פני שטח ולעבד בקלות יחסית
• קשיח וחזק
• מאוד זול
חסרונות :
• אדים רעילים ולכן נדרש אוורור טוב
• מצריך יותר חום להדפסה מאשר PLA ונוטה להתנתק יותר

מה זה PETG?

משמעות הקיצור – Polyethylene Terephthalate Glycol.
PET/PETG הינו חומר נפוץ ביותר בתעשיית המזון והשתייה, ולמעשה חלק גדול מן הבקבוקים אותם אנו צורכים, מיוצרים מחומר זה.

פילמנט PETG הוא אלטרנטיבה מצוינת לABS, מאחר ויש לו עמידות גבוהה לחום, אולם אין אדים רעילים בעת חימום החומר ותהליך ההדפסה.
החומר עמיד ללחות וכימיקלים ובטוח למגע עם מזון, ניתן למחזור חוזר, ובעל עמידות גבוהה לשחיקה.

יתרונות:
• מתאים לפרוייקטים הדורשים אישורים למזון/ שתיה ומגע אדם
• קל להדפיס יותר מאשר ABS
• גימור טוב וניתן להחליק פני שטח ולעבד בקלות יחסית
• קשיח וחזק
חסרונות :
• מצריך טמפרטורת הדפסה גבוהה

מה זה ASA?

חומר ASA (Acrylic Styrene Acrylonitrile) הינו האח התאום המוצלח של ABS.
החומר פותח כאלטרנטיבה ל ABS אשר תהיה בעלת עמידות גבוהה יותר ל UV ויכולת לשרוד היטב בתנאי סביבה חיצוניים וחשיפה לשמש.
התכונות המכניות של החומר דומות לABS, הוא בעל עמידות IMPACT גבוהה וכן עמידות בטמפרטורות מצוינות.
גם חומר זה דורש תשומת לב מכיוון שבדומה לABS קיימת תופעת התכווצות והתנתקות מהמגש, וכן בעת ההדפסה מופרשים אדים שאינם מומלצים לנשימה ולכן חשוב לדאוג לאוורור טוב של המדפסת וחדר ההדפסה.

יתרונות:
• עמידות IMPACTגבוהה ומתאים לתנאים קשים ושוחקים
• עמידות UV גבוהה ולכן מתאים ליישומים הדורשים חשיפה לשמש
חסרונות :
• יקר יותר מ ABS
• מפריש אדים מסוכנים בעת ההדפסה ולכן חשוב לדאוג לאוורור
• יכול ליצור יותר סתימות ובעיות בראש ההדפסה עקב הרגישות שלו ללחות

מה זה PC?
חומר פוליקרבונט (Polycarbonate), הינו אחד החומרים החזקים בהדפסה תלת מימדית, ומשמש כאשר נדרשים לסביבות קשות הדורשות פילמנט הנדסי בעל תכונות חומר מצויינות.
החומר עמיד בטמפרטורות גבוהות, וכן יש לו עמידות IMPACT ולכן משמש כחומר סופי בפרוייקטים שונים הדורשים עמידות לאורך זמן.
פוליקרבונט מאופיין גם במעט גמישות, אם כי לא גבוהה כמו ניילון.

קיימים גלילים בצבע נטרלי (שקוף חלבי) ולכן ניתן להשתמש בו גם ביישומים של תאורה ומעברי אור, אולם יש לקחת בחשבון שהוא רגיש יחסית ל UV.
ניתן לעשות סטריליזציה לחומר ולכן הוא מתאים גם בתחומים רפואיים, וקל לעבוד איתו.
דבר שיש לקחת בחשבון הוא שההדפסה של החומר מצריכה טמפרטורת ראש גבוהה ותא סגור.

יתרונות:
• עמידות IMPACTגבוהה.
• עמידות מצויינת בטמפרטורות גבוהות.
• חזק מאוד ובעל גמישות (ניתן לכיפוף קל ללא שבר)
• מגיע בצבעים שקופים אם נדרש
חסרונות :
• סופח לחות בחשיפה לאוויר
• דורש טמפרטורות הדפסה גבוהות
• יכול ליצור יותר סתימות ובעיות בראש ההדפסה עקב הרגישות שלו ללחות

מה זה PA (ניילון)?
Polymaide אשר ידוע בשמו הנוסף NYLON, מגיע בפילמנטים במגוון סוגים כגון ניילון 6, ניילון 11, וניילון 12.
כמו כן קיימים סוגי ניילון מחוזקים בסיבים שונים.
הניילון הינו חומר מאוד נפוץ ופופולרי בתעשיית הפלסטיקה הודות לתכונות המכניות המצויינות שלו, החוזק ועמידות ה IMPACT וכן הגמישות הטובות וכן עמידה בטמפרטורות גבוהות ועמידות כימית.
חומרי הניילון השונים הינם רגישים ללחות וסופגים לא מעט לחות לאחר פתיחת שקית הוואקום של הגליל ולכן יש לדאוג לאפסנם במקום ללא לחות, ואף לחמם אותם לפני העבודה כדי לייבש את הלחות, אחרת אנו מסתכנים בסתימת ראש ההדפסה ובעיות איכות.
יש לקחת בחשבון שצריך טמפרטורות ראש גבוהות (מעל 220 מעלות).

יתרונות:
• חזק ובעל גמישות גבוהה.
• עמידות IMPACT מצויינת
• לא מוציא ריחות במהלך ההדפסה
• חומר נפוץ המוכר ומקובל בתעשיה
חסרונות :
• סופח לחות כאשר נחשף לאוויר גם לפני ההדפסה וגם לאחריה
• חומר יקר יותר מאשר ABS והחומרים הפשוטים
• יכול ליצור יותר סתימות ובעיות בראש ההדפסה עקב הרגישות שלו

מה זה TPU?
שם כללי לחומרים גמישים טרמופלסטיים הינו TPE ( Thermoplastic Elastomers).
החומר הנפוץ ביותר בתחום הדפסה תלת מימדית הינו TPU (Thermoplastic Polyurethane).
פילמנטים של TPU מגיעים ברמות גמישות שונות אשר מוגדרות באמצעות התרכובת הכימית שלהם ומשמשות לצרכים שונים.
בהדפסת TPU שימושים נפוצים הינם אטמים, מדרסים ומיכלים גמישים.
החומר בעל עמידות בפני פגיעות ושחיקות ואינו מושפע באופן משמעותי ממגע אם שמנים שונים.
לא קל להדפיס TPU לעומת החומרים הקשיחים, וגם העיבוד המשלים אינו פשוט.
כמו כן, לא קל להדביק אותו .
TPU משמש בעיקר ליישומים שבהם נדרשת גמישות חומר, אם כי הוא גם מספק עמידות גבוהה מאוד בפני פגיעות. זה די עמיד בפני שחיקה ואינו מושפע באופן משמעותי ממגע עם שמן ושומן.

יתרונות:
• בעל גמישות מצויינת
• אינו פריך ובעל עמידות IMPACT גבוהה
• אינו מושפע משמנים
חסרונות :
• חומר לא קל להדפסה
• יכול ליצור סתימות ובעיות איכות במהלך ההדפסה

אז אם הגעתם עד לכאן, ועדיין יש לכם שאלות, אל תהססו לפנות למומחים שלנו.

מדריך זה הוא רק קצה המזלג והיכרות שטחית עם החומרים הנפוצים ביותר, ואנו נשמח להכווין אתכם לבחירת החומר

המתאים ביותר אשר יביא להצלחה מירבית של פרוייקט ההדפסה שלכם ב FDM.

לפרוייקט שלכם