Dziś do porównania na warsztat biorę trzy filamenty PETG – klasyczny PETG, PETG-CF z 12% dodatkiem włókna węglowego oraz nowość: PETG z aż 25% zawartością CF. Ten film to efekt wielu tygodni pracy – od budowy własnej maszynki do testów, przez walkę ze shakowanym kontem, aż po… reanimację elektroniki drona do crash testu.
Ale największym wyzwaniem było przygotowanie rzetelnych testów i analiza wyników: rozciąganie, zginanie, adhezja, temperatura. Wszystko po to, żeby odpowiedzieć na jedno pytanie: Czy PETG z 25% zawartością włókna węglowego jest faktycznie „na sterydach”, czy to tylko chwyt marketingowy? Czy warto dopłacać za mocniejszy skład? Dziś to sprawdzimy. I mam nadzieję, że ten film będzie dla Was zarówno przydatny jak i ciekawy.
Jak będziemy testować
Żeby porównanie było uczciwe i miało sens, przygotowałem identyczne zestawy modeli testowych – do zginania, rozciągania, adhezji i testów termicznych. Omówię też wygląd i wagę wydruków.
Wszystkie próbki zostały wydrukowane na tej samej drukarce, przy tych samych ustawieniach i w tej samej orientacji.
Muszę to wyraźnie podkreślić – wszystkie testy przeprowadzałem na własnoręcznie zbudowanej maszynie do badania filamentów – takim moim mini-laboratorium w warsztacie Dla porównania będę też pokazywał wartości podawane przez producentów w kartach technicznych, aby pomóc Wam lepiej zrozumieć i czytać te parametry.
Jednak moje wyniki mogą się różnić od tych oficjalnych z dwóch powodów:
– Po pierwsze, nie korzystam z certyfikowanego sprzętu laboratoryjnego.
– Po drugie, profesjonalna kalibracja tensometru w mojej maszynie jest jeszcze przede mną.
Mimo to, taki test w pełni wystarczy, gdy porównujemy filamenty między sobą – bo wszystkie próbki testuję na tym samym sprzęcie, w tych samych warunkach. Ale to nie wszystko. Na deser zostawiłem to, na co sam czekałem najbardziej – test zderzeniowy drona.
Czy filament z 25% włókna węglowego naprawdę przetrwa kontakt z rzeczywistością? Za chwilę się przekonamy – i szczerze mam nadzieję, że mój dron to przeżyje, a przynajmniej elektronika.
Podsumowanie najważniejszych testów z filmu:
Test zginania (Flex test):
Do testu zginania wydrukowałem belkę o wymiarach 4 × 10 × 80 mm z 50% wypełnieniem. 2 ściany zewnętrzne. Wymiary próbki zostały dobrane zgodnie z normą ISO 178 dotyczącą badań wytrzymałości na zginanie. Belka była podparta na dwóch punktach, oddalonych od siebie o 64 mm, a siła była przykładana centralnie – głowica maszyny naciskała na środek belki na odcinku 18 mm. Zarejestrowałem maksymalną siłę, jaka wystąpiła podczas zginania w tym układzie.
Co nam pokazuje test na zginanie? Przekładając to na realia druku 3D – wyobraźcie sobie, że drukujecie most i stawiacie na nim coś ciężkiego. Materiał będzie się uginał pod obciążeniem, ale jeśli jest wystarczająco sztywny, nie pęknie, a utrzyma ten ciężar. Im większa siła jest potrzebna do jego złamania, tym mocniejszy jest materiał i tym bardziej nadaje się do zastosowań konstrukcyjnych.
Na wykresie pokazano wyniki testów zginania trzech różnych materiałów:
- PETG (pomarańczowe linie)
- PETG CF15 (niebieskie linie, domieszkowane włóknem węglowym 12%)
- PETG Carboncore25 (czarne linie, domieszkowane włóknem węglowym 25%)
Co przedstawia wykres:
- Oś X: Przemieszczenie [mm] – czyli ugięcie próbki.
- Oś Y: Siła [N] – siła działająca na próbkę podczas zginania.
Wnioski tego testu:
PETG
Osiąga najwyższe wartości maksymalne siły (ok. 90-95 N). Charakteryzuje się stosunkowo dużą plastycznością – po osiągnięciu maksimum krzywa stopniowo opada, próbka nie łamie się gwałtownie, lecz ulega stopniowej degradacji. Największą wytrzymałość na zginanie wykazuje właśnie czyste PETG, ale kosztem minimalnie mniejszej stabilności pomiędzy próbkami.
PETG CF12
Osiąga najniższą maksymalną siłę (ok. 75-80 N). Jest bardziej kruche – po osiągnięciu szczytu krzywa szybko spada, co oznacza nagłe pęknięcie lub utratę nośności.
PETG Carboncore25
Maksymalna siła podobna do PETG (ok. 85-90 N). Wykazuje dużą sztywność i stosunkowo wysoką nośność. Jednak krzywe są stabilniejsze niż przy PETG, materiał zachowuje się najbardziej przewidywalnie i lepiej utrzymuje obciążenie po szczycie. Porównanie próbek generalnie było raczej zgodne z danymi umieszczonymi w kartach technicznych konkretnych filamentów.
Test rozciągania
Próbka o długości całkowitej 150mm o kształcie hantelki, przekrój w miejscu przewężenia 10na4. 2 ściany zewnętrzne. Wymiary próbki zostały dobrane zgodnie z normą ISO 527 dotyczącą badań wytrzymałości na rozciąganie. Ten test polega na jednostajnym rozciąganiu próbki wzdłuż jej osi przy stałej prędkości, aż do zerwania, przy jednoczesnym pomiarze siły i wydłużenia.
Wytrzymałość na rozciąganie pokazuje, jak duża siła rozciągająca próbkę jest potrzebna, aby materiał pękł – czyli w praktyce mówi nam, jak materiał zachowuje się pod obciążeniem rozciągającym i jak bardzo może się wydłużyć, zanim nastąpi zerwanie. Wysoka wytrzymałość na rozciąganie jest potrzebna np. w elementach konstrukcyjnych maszyn lub robotów takich jak łączniki, ramiona robotów, zębatki czy dźwignie. Elementy te są często obciążone rozciąganiem wzdłuż osi, a niewystarczająca wytrzymałość może prowadzić do awarii całej konstrukcji.
Jakie są wnioski z testu:
PETG
Maksymalna siła osiąga ~950-1000 N. Charakteryzuje się dość dużym przemieszczeniem do momentu zerwania. Zerwanie jest stosunkowo gwałtowne, ale materiał wykazuje wyraźną zdolność do odkształceń plastycznych przed zniszczeniem. czyli umiarkowane wydłużenie, umiarkowana wytrzymałość.
PETG CF12
Maksymalna siła niższa – ok. 850-900 N. Najbardziej kruchy, mniejsze wydłużenie i siła maksymalna niższa niż w przypadku czystego PETG.
PETG Carboncore25
Najlepsze wyniki pod względem wytrzymałości – maksymalna siła sięga ponad 1000 N. Charakteryzuje się największym przemieszczeniem przed zerwaniem. Widać wyraźnie, że materiał łączy wysoką wytrzymałością z długą strefą plastyczną, co oznacza, że dodatek 25% włókna węglowego w tej formie wzmacnia odporność na pękanie i dobrze utrzymuje naprężenia.
Test adhezji:
Próbka o długości całkowitej 110mm o kształcie hantelki, przekrój w miejscu przewężenia 5na5. 50% wypełnienia i 3 ściany zewnętrzne. Próbki drukowane pionowo na stole. Co ciekawe, żeby to wydrukować pionowo z takim przewężeniem musiałem dodać wysoki skirt czyli osłonę wokół próbek, żeby przewężenia mogłby być wydrukowane z podobną prędkością jak reszta próbki. Ten test polega na jednostajnym rozciąganiu próbki wzdłuż jej osi przy stałej prędkości, aż do zerwania, przy jednoczesnym pomiarze siły i wydłużenia.
A czym właściwie jest adhezja? To nic innego jak zdolność materiału do przylegania do poprzednich warstw podczas druku. Wydruki 3D z natury są najbardziej podatne na pękanie wzdłuż warstw, czyli właśnie tam, gdzie adhezja ma kluczowe znaczenie. Dlatego tak ważne jest odpowiednie dobranie kierunku druku względem obciążeń, jakie będzie znosić dany element. Jak to zrobić dobrze? O tym opowiem dokładniej w jednym z kolejnych odcinków.
PETG:
Materiał charakteryzuje się najsłabszą adhezją międzywarstwową z próbek które dziś testowaliśmy, co może ograniczać jego zastosowanie w elementach obciążonych w osi Z.
PETG CF12:
Dodatek 12% włókna węglowego poprawia adhezję międzywarstwową oraz sztywność materiału, zwiększając jego odporność na rozwarstwienie.
PETG Carboncore25:
Filament osiągnął najwyższe wartości siły adhezji, przekraczające 700 N, z wyraźnie dłuższym zakresem sprężystego odkształcenia przed zerwaniem. Materiał wykazuje najlepszą spójność międzywarstwową spośród badanych, co świadczy o wysokiej wytrzymałości struktury drukowanej.
Wnioski i porównanie
Więcej włókna węglowego to nie tylko marketing – on rzeczywiście zwiększa wytrzymałość. Musisz jednak wiedzieć, do czego potrzebujesz tego materiału. Dla wydruków funkcjonalnych, gdzie chcemy maksymalnie zmniejszyć tą podstawową wadę wydruku 3D czyli anizotropię, oczekując mocnych, stabilnych wydruków w każdej osi – PETG z dużą ilością CF to zdecydowanie najlepszy wybór!
Pomijając jeden wydrukowany element do maszynki, całą otrzymaną rolkę zużyłem wyłącznie na testy do tego filmu. Wyniki pokazały mi jasno – gdy przyjdzie czas na druk elementów do moich kolejnych projektów, takich, które muszą wytrzymać naprawdę dużo, bez wahania sięgnę właśnie po ten filament ponownie, bo wiem czego mogę się spodziewać. Jednak do zwykłych wydruków to najtańszy, klasyczny PETG wypada zaskakująco dobrze i z całą pewnością przy wielu wydrukach jest całkowicie wystarczający.
Jeśli spodobał Wam się ten filament i macie już pomysł, co byście z niego wydrukowali, to zapraszam do sklepu. To link afiliacyjny, więc jeśli zdecydujecie się kupić, to mały procent z tej sprzedaży wpadnie i do mnie – dla Was cena się nie zmienia, a dla mnie to wsparcie na kolejne testy. Mam nadzieję, że tego typu treści są dla Was przydatne.
