Levný vs. kvalitní filament: proč nestačí cena za kilo

Na štítku obou cívek může být napsáno PETG. Jedna stojí 300 Kč za kilo, druhá 500 Kč za kilo. Barva vypadá podobně, průměr je stejný, oba materiály se dají vytisknout na běžné FDM tiskárně. Přesto z nich nemusí vzniknout stejně použitelný díl.

Rozdíl často není vidět na první pohled. Bývá v použitém granulátu, aditivech, kontrole výroby, stabilitě šarží, vlhkosti, toleranci průměru, doporučeném tiskovém profilu a hlavně v tom, co výrobce dokáže doložit v technickém listu. U dekorace to nemusí vadit. U držáku do auta, dílu ven, krytu u motoru nebo malé série pro firmu už to rozhoduje.

Rychlá odpověď: U funkčního 3D tisku nestačí vybírat filament podle ceny za kilo. Dva materiály se stejným obchodním názvem mohou mít rozdílný granulát, teplotní odolnost, houževnatost, UV stabilitu, chemickou odolnost i doložené normy. Levnější filament může stačit na prototyp nebo dekoraci, ale u technických dílů má smysl číst technický list výrobce a volit materiál podle reálného použití.

Modelový příklad: filament za 300 Kč a za 500 Kč

Představme si dva anonymní výrobce. Oba prodávají PETG.

Výrobce A prodává cívku za 300 Kč. Na e-shopu uvádí obecný popis: snadný tisk, vysoká pevnost, dobrá odolnost. Technický list buď chybí, nebo obsahuje jen několik základních údajů bez jasné normy a podmínek měření.

Výrobce B prodává cívku za 500 Kč. U materiálu je dostupný TDS/DTS, doporučené tiskové teploty, tolerance průměru, informace o šarži, hodnoty zkoušené podle konkrétních norem a deklarace typu REACH/RoHS, pokud je materiál splňuje.

Neznamená to automaticky, že dražší materiál je vždy lepší. Znamená to, že u druhého materiálu je víc informací pro technické rozhodnutí. U funkčního dílu je to zásadní rozdíl: nevybírá se jen cena cívky, ale riziko, že díl změkne, zkřehne, praskne, zkroutí se nebo se bude v další šarži chovat jinak.

Stejný název materiálu neznamená stejné vlastnosti

PETG není jeden přesný materiál. ASA není jedna přesná směs. TPU se liší tvrdostí Shore, pružností a chováním při tisku. Nylon může být čistý PA, modifikovaný PA, plněný uhlíkem nebo sklem, s úplně jinou navlhavostí a tuhostí.

Název materiálu je jen začátek. Skutečné chování ovlivní:

• základní polymer a kvalita granulátu,
• aditiva pro UV stabilitu, houževnatost, barvu nebo tisknutelnost,
• obsah plniva u CF/GF kompozitů,
• sušení a vlhkost před tiskem,
• tolerance průměru a kruhovitost filamentu,
• stabilita mezi šaržemi,
• doporučený tiskový rozsah a vhodný stroj.

Proto u technického dílu nestačí říct „vytiskněte to z PETG“. Správnější otázka zní: z jakého PETG, pro jaké prostředí a s jakými doloženými parametry.

Co hledat v technickém listu filamentu

Technický list není formalita. Je to dokument, ze kterého se dá poznat, jestli výrobce materiál opravdu popisuje technicky, nebo jen marketingově.

U funkčních dílů mě zajímá hlavně:

• teplotní chování: HDT, Vicat, Tg nebo doporučená provozní teplota,
• mechanika: pevnost v tahu, modul pružnosti, ohybové vlastnosti, rázová houževnatost,
• tvrdost a pružnost: hlavně u TPU, typicky Shore A nebo Shore D,
• prostředí: UV stabilita, vlhkost, chemická odolnost, otěr a tření,
• normy a deklarace: například ISO/ASTM metoda měření, REACH/RoHS, UL94 nebo food-contact jen tam, kde je to doložené,
• tiskové podmínky: teplota trysky, podložky, komory, doporučené sušení a rychlost.

Stejně důležité je, co v technickém listu chybí. Pokud výrobce uvádí jen „odolnost do 100 °C“, ale neřekne podle čeho, při jakém zatížení a na jakém vzorku, je to spíš orientační marketingová informace než technický podklad.

Nejde jen o teplotu měknutí nebo tání

U filamentů se často řeší teplota, ale problém není jen v tom, kdy materiál měkne nebo taje. Reálný díl může selhat i kvůli nízké rázové houževnatosti, špatné UV stabilitě, navlhavosti, chemii, tření nebo křehkosti po zatížení.

Typický příklad: materiál může mít na papíře zajímavou teplotní hodnotu, ale být křehčí pod rázem. Jiný může snést venkovní prostředí lépe, i když nemá nejvyšší číslo v kolonce teploty. U TPU zase nemusí rozhodovat teplota, ale tvrdost Shore, tloušťka stěny a to, jestli se díl pod zátěží příliš nedeformuje.

Proto u technického listu sleduju celý kontext, ne jednu nejvyšší hodnotu.

HDT, Vicat a zavádějící teplotní čísla

Teplotní odolnost je dobrý příklad toho, proč se musí číst norma a metoda měření. Výrobce může uvést vyšší hodnotu podle jiné zkoušky nebo při mírnějších podmínkách. Zákazník pak na první pohled vidí vyšší teplotu a může mít pocit, že kupuje lepší materiál. Ve skutečné aplikaci to tak být nemusí.

HDT, Vicat a Tg nejsou totéž.

U technického tisku není cílem najít nejvyšší teplotu v tabulce. Cílem je pochopit, co ta hodnota znamená, podle jaké normy vznikla a jestli odpovídá reálnému zatížení dílu.

Samotné teplotní údaje rozebírám podrobněji v článku HDT, Vicat a Tg: jak číst teplotní odolnost filamentu.

Mechanické normy: tah, ohyb a ráz

Podobná opatrnost platí i pro mechanické parametry. Výrobce může uvést pevnost v tahu, modul pružnosti, ohybovou pevnost nebo rázovou houževnatost. Každý údaj říká něco jiného.

U FDM je navíc podstatné, že hodnoty v datasheetu bývají měřené na standardizovaných vzorcích. Hotový výtisk může mít jiné vlastnosti podle orientace vrstev, výplně, počtu perimetrů, teploty tisku a sušení materiálu.

Normy a deklarace nejsou totéž co certifikovaný díl

V technickém listu se můžete setkat s normami a deklaracemi jako REACH, RoHS, UL94 nebo food-contact. Je dobře, když je výrobce uvádí přesně. Je ale potřeba rozlišovat, co se certifikuje nebo deklaruje.

Materiál může mít doloženou shodu nebo zkoušku. To ale automaticky neznamená, že každý hotový FDM výtisk z tohoto materiálu je certifikovaná součástka pro libovolnou aplikaci. Hotový díl ovlivní proces, geometrie, vrstvy, kontaminace, postprocessing i způsob použití.

Bezpečná formulace je: materiál vybíráme podle doložených parametrů a technického listu. Ne: hotový díl automaticky splňuje všechno, co je v datasheetu materiálu.

TDS/DTS není totéž co bezpečnostní list

U materiálů se často pletou dva dokumenty:

• TDS/DTS: technický list, kde hledáte mechanické, teplotní a aplikační parametry.
• SDS/MSDS: bezpečnostní list, kde se řeší bezpečnost, manipulace, rizika a složení z pohledu chemické bezpečnosti.

Bezpečnostní list je důležitý, ale neřekne vám, jestli bude držák v autě mechanicky fungovat. K tomu potřebujete technický list a popis reálného použití dílu.

Proč dražší filament nemusí být jen marketing

Rozdíl 200 Kč na kilogramu může u malé zakázky působit jako hodně. Jenže u funkčního dílu bývá cena materiálu často menší část celkové ceny než příprava dat, tiskový čas, riziko selhání a komunikace.

Dražší filament může dávat smysl, pokud přináší:

• stabilnější granulát,
• lepší opakovatelnost mezi šaržemi,
• přesnější toleranci průměru,
• lepší navinutí a méně problémů při tisku,
• nižší vlhkost nebo lepší balení,
• dohledatelný technický list,
• jasné normy a deklarace,
• podporu výrobce a doporučené profily.

To neznamená, že dražší je vždy lepší. Znamená to, že u technického tisku je potřeba porovnávat hodnotu, ne jen cenu cívky.

Kdy levnější filament stačí

Levnější filament má svoje místo. Použil bych ho bez větších obav tam, kde selhání dílu nic zásadního neznamená:

• tvarový prototyp,
• dekorace,
• maketa,
• jednorázová pomůcka,
• kryt bez tepla a mechanické zátěže,
• rychlé ověření rozměru před finálním materiálem.

U takových dílů často nemá smysl platit technický materiál, pokud zákazník potřebuje hlavně rychle ověřit tvar.

Kdy bych levný filament nevolil

U některých zakázek je rozdíl v materiálu levnější než následné selhání dílu. Opatrný bych byl hlavně u:

• dílů do auta,
• venkovních držáků,
• dílů u topení, motoru nebo elektroniky,
• pružných nebo tlumicích částí,
• kluzných a třecích dílů,
• náhradních dílů do zařízení,
• malé série, kde musí být výsledek opakovatelný,
• firemních dílů, kde selhání stojí víc než rozdíl v ceně filamentu.

Tam už se neptám jen „kolik stojí kilo“. Ptám se, co má díl vydržet a co k materiálu říká výrobce.

Jak se ptát při výběru filamentu

Když vybíráte materiál pro funkční díl, pomůže odpovědět na několik otázek:

• Bude díl venku, v autě, u tepla nebo ve vlhku?
• Ponese zátěž, nebo je jen krycí?
• Má být tuhý, pružný, houževnatý nebo odolný proti otěru?
• Hrozí kontakt s chemikáliemi, oleji, čisticími prostředky nebo UV zářením?
• Jde o jeden kus, nebo se bude tisknout opakovaně?
• Je důležitá norma, prohlášení nebo sledovatelnost materiálu?

Čím víc z těchto odpovědí známe, tím menší je riziko, že se vybere materiál podle dojmu.

Co si odnést

• Stejný název materiálu neznamená stejné vlastnosti.
• Cena za kilo není jediný technický parametr.
• U teploty nestačí jedno vysoké číslo bez normy a metody měření.
• Mechanické vlastnosti, UV, chemie, vlhkost a ráz jsou stejně důležité jako teplota.
• Technický list materiálu není certifikát hotového FDM dílu.
• U funkčních dílů je lepší řešit materiál před tiskem než po selhání výtisku.

Pokud si nejste jistí, jaký filament zvolit, popište použití dílu: kde bude pracovat, co ponese, jaká teplota mu hrozí, jestli bude venku a kolik kusů potřebujete. Materiál pak dává smysl vybírat podle funkce, ne podle nejlevnější položky v košíku.

Časté otázky

Je dražší filament vždy lepší? Ne. Dražší filament může mít lepší dokumentaci, stabilnější šarže nebo kvalitnější granulát, ale vždy záleží na konkrétním použití. Na dekoraci může stačit levnější materiál, na funkční díl je potřeba číst technický list.

Stačí mi znát HDT materiálu? Nestačí. HDT je užitečný údaj, ale záleží na metodě, zatížení a typu vzorku. Pro reálný díl je potřeba řešit i geometrii, vrstvy, výplň, mechanické namáhání a prostředí.

Co když výrobce uvádí jen vysokou teplotní odolnost bez normy? Beru to jako orientační informaci, ne jako technický důkaz. Bez normy, zatížení a podmínek testu se hodnota špatně porovnává s jiným materiálem.

Je technický list záruka vlastností hotového výtisku? Ne. Technický list popisuje materiál nebo zkušební vzorek. Hotový FDM díl ovlivní orientace vrstev, tiskové nastavení, sušení, výplň a geometrie.

Kdy má smysl řešit normy jako UL94, REACH nebo RoHS? Když je díl určený do prostředí, kde na těchto deklaracích záleží: elektronika, firemní použití, regulované prostředí nebo zakázka, kde zákazník potřebuje dohledatelnost materiálu.