PMMA, czyli szkło (akrylowe) w filament zaklęte

Tradycyjne szkło jest materiałem, z którego produkuje bardzo istotne elementy mieszkalnych budynków rodzaju wszelakiego, jakimi są okna. Dzięki właściwości surowca, z których się je wytwarza, jaką stanowi przezroczystość, nie tylko rozjaśniają one wnętrze, umożliwiając naturalnemu światłu dostanie się do pomieszczenia, w ścianach którego okno zostało umieszczone, lecz również pozwalają wścibskim sąsiadom bardzo dokładnie monitorować osiedlowe przestrzenie - jest to, rzecz jasna, funkcja niesamowicie istotna i niewiarygodnie odpowiedzialna. Pomijając jednak dygresję zawartą w zdaniu poprzednim i skupiając się na transparentnym materiale, jaki stanowi szkło, zadać można pytanie: Jaki ów surowiec ma związek z materiałami, z których wykonuje się trójwymiarowe obiekty za pomocą drukarki 3D, której praca opiera się wykorzystaniu możliwości technologii Fused Deposition Modelling? Cóż, użytkownik urządzenia drukującego ma do dyspozycji relatywnie szerokie spektrum filamentów przezroczystych, w tym te, które utworzone zostały z poli(tereftalanu etylenu), czyli PET-G. Co interesujące, istnieją również transparentne warianty materiałów ABS-owych - produkcją takowych zajmuje się m.in. firma Fiberlogy. Owa materiałowa przezroczystość nie stanowi jednak głównego tematu artykułu niniejszego, co nie oznacza, iż z jego głównym bohaterem nie jest powiązana. Ze szkłem w klasycznym rozumieniu tego słowa łączy go omawiana cecha. Poli(metakrylan metylu), czyli główny bohater niniejszego artykułu, znany jest pod wieloma nazwami. Pleksiglas i szkło akrylowe to jego przykładowe, nazwowe warianty. W świecie filamentów znany jest m.in. jako... PMMA!

PMMA. Czym jest?

Podobnie jak wszystkie omówione dotychczas w ramach Kompendium Druku 3D filamenty, poli(metakrylan metylu) jest termoplastem, czyli polimerem, który w odpowiednich warunkach termicznym, ulegać może przetworzeniu (staje się wówczas plastyczny), zaś pod wpływem jego schłodzenia, zyskuje on cechy właściwe ciałom stałym. Stanowi on tworzywo amorficzne. Oznacza to, iż jego wewnętrzna struktura charakteryzuje się chaotycznością. Strukturalne nieuporządkowanie to właściwość charakterystyczna cieczy i gazów. Mimo to substancjom amorficznym w ujęciu makroskopowym bliżej jest do ciał stałych. PMMA to nie pierwszy już (i z pewnością nie ostatni) filament charakteryzujący się amorficznością.

Różne warianty kolorystyczne filamentu PMMA firmy F3D Filament

Filament PMMA i jego wieloaspektowa odporność

Filament PMMA cechuje się zadowalającą mechaniczną wytrzymałością. Jednym ze składowych elementów tego rodzaju odporności jest przyzwoita niepodatność na zarysowania. Filament PMMA wykazuje się także dość wysoką wytrzymałością na negatywne działanie rozmaitych substancji chemicznych. No powierzchnię wydruku wykonanego z poli(metakrylanu metylu) nie wpływają destrukcyjnie alkany. Są to węglowodory alifatyczne, czyli związki chemiczne zbudowane z atomów węgla i wodoru. Mają one budowę łańcuchową. Mogą to być zarówno łańcuchy proste, jak również rozgałęzione. Kluczową cechę alkanów stanowi występowanie wiązań pojedynczych pomiędzy atomami węgla. Mogą być gazami, cieczami lub ciałami stałymi. Ich stan skupienia zależny jest od długości węglowego łańcucha (mowa tu, rzecz jasna, o tzw. warunkach normalnych). Przykładowymi przedstawicielami związków chemicznych będących alkanami są: metan, etan, propan i butan. Filament PMMA jest również odporny na negatywne działanie tłuszczów. Wydruki utworzone z poli(metakrylanu metylu) wykazują się również znakomitą odpornością na niszczycielskie działanie rozcieńczonych kwasów. Filamenty PMMA łatwo ulegają destrukcji pod wpływem tzw. ketonów. Aceton stanowi jednego z wielu przedstawicieli tejże grupy substancji chemicznych. W reakcję z PMMA bezproblemowo wchodzą także alkohole i kwasy organiczne. Ta druga grupa związków chemicznych reprezentowana jest m.in. przez kwas mrówkowy oraz kwas octowy. Pomijając jednak kwestię odporności wydruków utworzonych z poli(metakrylanu metylu) na negatywne działanie substancji rodzaju wszelakiego, PMMA charakteryzuje się również bardzo dobrą wytrzymałością na wpływ promieniowania ultrafioletowego (UV). Jest to zatem cecha, którą materiał ten dzieli z filamentami typu ASA.

PMMA, czyli filament, który (nie tylko) przezroczystością stoi

Najbardziej kluczową właściwością filamentów PMMA jest bez cienia wątpliwości ich przezroczystość. Występuje zarówno w kolorze charakterystycznym dla materiału, jak również innych wariantach barwnych. Do optymalnego przetworzenia tego materiału wymagana jest drukarka 3D wyposażona w podgrzewany stół. F3D Filament to jedna z firm, która oferuje materiały PMMA w różnorodnych kolorach, jak również rozmaitych średnicach filamentowego włókna - 1.75mm oraz 2.85mm. Poli(metakrylan metylu) oferowany przez wspomnianego producenta termoplastów stosowanych do drukowania z nich trójwymiarowych obiektów wzbogacony został dodatkowo o substancje, dzięki którym wykazuje się on niewielką wartością materiałowego skurczu. Zgodnie z informacjami podawanymi przez firmę przebija on pod tym względem tworzywa ABS-owe. Taka modyfikacja umożliwiła również obniżenie temperatury druku z wykorzystaniem filamentu PMMA oferowanego przez F3D Filament.

PMMA. Podsumowanie

Filament PMMA to doskonały materiał termoplastyczny do drukowania trójwymiarowych obiektów, od których wymagana jest przezroczystość. Dobra wytrzymałość mechaniczna oraz przyzwoita odporność na destrukcyjne działanie rozmaitych związków chemicznych to kolejne, istotne zalety materiału, które stanowią jego składowe mający duży wpływ na szeroko rozumianą trwałość filamentów, których składnikiem bazowych jest poli(metakrylan metylu). Bez cienia wątpliwości zatem PMMA to tworzywo, które wykorzystać warto w druku 3D techniką FDM.