مواد پر کاربرد پرینت سه بعدی

برای خرید فیلامنت پرینتر سه بعدی چه نکاتی را در نظر بگیریم

مشخصات فیلامنتهای مصرفی در چاپگر سه بعدی چیست

برای پرینت چه نوع کاری از چه فیلامنتی استفاده کنیم

اولین چیزی که باید برای خرید فیلامنت در نظر داشته باشید، قطر فیلامنت است. معمولا قطر استاندارد مورد استفاده در پرینترها 75/1 میلیمتر است. البته قطرهای 2 و 3 میلیمتری نیز در برخی پرینترها استفاده می شود.

اکثر پرینترهای موجود در بازارفقط با یک قطر خاص فیلامنت کار می کنند و این موضوع نوعی محدودیت برای پرینتر سه بعدی محسوب می شود.
پرینترهای سه بعدی ZBOT ارائه شده توسط شرکت آرکا به گونه ای طراحی شده اند که بدون تعویض اجزا سخت افزاری پرینتر سه بعدی قادرند فیلامنت 75/1 و2 میلیمتری را پرینت کنند.

makerbot-starter-lab

قبل از خرید فیلامنت برای چاپگر سه بعدی خود باید با مراجعه به مدارک فنی پرینتر سه بعدی بدانید که چه قطر فیلامنتی باید تهیه کنید.

در مرحله بعد باید جنس فیلامنت را انتخاب کنید. فیلامنتهای مورد استفاده در چاپگرهای سه بعدی بسیار متنوع می باشند. برخی دارای خواص مشابه بوده و برخی دارای خواص کاملا متفاوت می باشند.
فیلامنت های ABS :

ABS یا Acrylonitrile butadiene styrene ماده ای مقاوم و محکم،قابلیت سمباده کاری یا پرداخت کاری عالی و عموما با انعطاف پذیری کم و مقاومت حرارتی بالا می باشد. دمای ذوب ABS 240 درجه سانتیگراد است. ازآنجا که خواص مکانیکی ABS بسیار مطلوب است لذا استفاده از آن در ساخت قطعات صنعتی و چاپ سه بعدی ترجیح داده می شود.

ABS جزو مواد پایه نفتی بوده و سازگاری آن با محیط زیست مانند PLA نمی باشد.

از آن جا که قابلیت پرداختکاری این متریال نسبت به سایر فیلامنتهای مورد استفاده در چاپگر سه بعدی بسیار عالی می باشد لذا قطعاتی که با فیلامنت ABS پرینت سه بعدی شده باشند را می توان پرداختکاری کرده و اثر لایه ها را از بین برد و به سطحی با صافی سطح مطلوب رسید.

برای یک چاپگر سه بعدی ، قابلیت چاپ سه بعدی با متریال ABS یک مزیت بسیار خوب محسوب می شود. پرینت سه بعدی با فیلامنت ABS مستلزم این است که چاپگر سه بعدی دارای میز گرم (Hot Bed) بوده و قابلیت گرم کردن فیلامنت تا دمای ذوب متوسط 240 درجه را دارا باشد .علاوه بر این طراحی پرینتر سه بعدی و ساختار آن باید به گونه باشد که بتواند بدون مشکل با فیلامنت ABS پرینت سه بعدی بگیرد. لذا عموما پرینترهای سه بعدی با قیمت پایین درعمل قادر به پرینت سه بعدی قطعات با کیفیت با متریال ABS نیستند.

از مشخصات بارز پرینترهای سه بعدی صنعتی تولید شده توسط معتبرترین شرکتها مثل شرکت Stratasys قابلیت پرینت با فیلامنت ABS است.


فیلامنت های PLA :

PLA یا Poly Lactic Acid ( که نباید آن را با پلی آمیدPoly Amid اشتباه گرفت ) ماده ای است که انعطاف آن نسبت به ABS بیشتر بوده و سازگاری آن با محیط زیست نسبت به سایر متریال ها از جمله ABS و PVA بسیار بیشتر می باشد. دارای عوارض محیطی کمتر است و با بدن انسان نیز سازگاری بیشتری دارد. دمای ذوب آن حدود 200 درجه سانتیگراد بوده و متاسفانه در دمای 50 درجه سانتیگراد نرم می شود و مقاومت حرارتی آن در مقایسه با ABS کمتر است.

به دلیل نقطه ذوب پایین و اختلاف دمای کمتر با دمای محیط ، کارکردن با فیلامنت هایPLA در پرینترهای سه بعدی ساده تر می باشد ولی قابلیت پرداخت کاری و سمباده کاری آن بسیار کم است لذا عموما کیفیت قطعات چاپ سه بعدی شده با PLA در مقایسه با ABS کم است . PLA ها در انواع متنوع و با جلوه های متفاوت مثل PLA چوب ، PLA با نمای انواع فلزات ، PLA های شفاف و نیمه شفاف و… موجود می باشند.


فیلامنتهای PVA :

ازدیگر فیلامنتهای پرمصرف متریال PVA ( Poly Vinil Alcohol) می باشد. فیلامنت PVA در چاپگرهای سه بعدی که دارای دو نازل می باشند برای ایجاد ساپورت استفاده می شود. قطعه ای که پرینت شده بعد از پایان فرایند از چاپگر سه بعدی خارج شده داخل آب قرار می گیرد. ساپورتهای ساخته شده از جنس PVA در آب حل شده و قطعه آزاد می شود. جهت پرینت سه بعدی با فیلامنت PVA لازم است نکات خاصی را در نظر گرفت، شرایط نگهداری فیلامنت خاص بوده و قیمت آن در مقایسه با سایر فیلامنتها نسبتا بالا می باشد.

کلیه ی فیلامنتها (ABS,PLA,…) در grade های مختلف تولید می شوند و ممکن است جهت بهبود خواص آن ها از افزودنیهای خاصی استفاده شده باشد. لذا ترجیحا فیلامنت مصرفی خود را از شرکتی خریداری نمایید که محصولاتی طبقه بندی شده ، تست شده و با کیفیت ثابت داشته باشد تا در خرید های بعدی تان بتوانید مثریال با همان کیفیت را تهیه کنید.

نکته دیگری که درخرید فیلامنت باید مد نظر قرار گیرد این است که استفاده از فیلامنتهایی که به شکل قرقره یا roll هستند بهتراز حالت باز می باشند چرا که احتمال گره خوردن فیلامنت در نوع اخیر بیشتر است.
بر خلاف آنچه برخی تصور می کنند فیلامنت ها تاریخ مصرف ندارند ولی فیلامنت خریداری شده نباید شکننده باشد (مثل شکسته شدن ماکارونی) . چنین فیلامنتی معیوب محسوب می شود .
در نهایت توصیه می شود فیلامنتهای مصرفی خود را از شرکتهایی خریداری نمایید که خود تجربه ارائه خدمات پرینت سه بعدی داشته باشند ، فیلامنت های طبقه بندی شده ، تست شده و با کیفیت ثابت داشته باشند و بتوانند در خرید شما را راهنمایی کنند.


WOOD

به طور کلی مواد شبه چوب، دارای ویژگی هایی مانند مواد PLA هستند. اخیرا چندین شرکت صنعتی به منظور تولید ماده اولیه پرینترهای سه بعدی دست به ترکیب الیاف چوبی (که معمولا پودر حاصله از بازیافت محصولات چوبی هستند) با مواد ترمو پلاستیک زده اند. در گذشته از این تکنیک برای ساخت قاب های کاذب چوبی در خودروها استفاده می شده است.

این ماده در هنگام پرینت بوی خوشایندی شبیه چوب ایجاد می کند و شی پرینت شده دارای سطحی صیقلی و ظاهری شبیه چوب واقعی خواهد بود. این ویژگی باعث محبوبیت آن شده است.

تغییرات دما در لایه های مختلف حلقه های رنگی متنوع (از قرمز البالویی تا قهوه ای سوخته) در شی در حال پرینت ایجاد میکند.

STONE

رشته های شبه سنگ، ماده ای قابل ارتجاع هستند که در نهایت در پودر گچ غلتانده می شوند. سطح شی پرینت شده فاقد خطوط حاصله از لایه ها خواهد بود و بافتی مناسب خواهد داشت.

چنانچه در هنگام پرینت دما کم باشد سطح شی صاف و نرم خواهد بود، اما در دمای بالا شی پرینت شده بسیار شبیه ماسه سنگ ، زبر و خشن خواهد بود.

رشته های شبه سنگ در مقایسه با سایر رشته ها معمولا شکننده تر هستند،اما همانند محصولات چوبی یا سنگی قابل سنباده زنی هستند.

توصیه می شود در هنگام پرینت برای افزایش قدرت چسبندگی مواد از یک فن استفاده شود.

TPE

TPE یا کشپارهای ترموپلاستیک ،ترکیبی از پلیمرهایی با خواص ارتجایی و لاستیکی می باشد.

TPE صاف ، انعطاف پذیر و حتی دارای خاصیت فنری است.در صنعت از این ماده در ساخت هدفن، قطعات ماشین های برقی و … استفاده می شود.

در پرینت سه بعدی هر جا که ویژگی انعطاف پذیری و استحکام توامان مد نظر باشد، از مواد TPE استفاده می شود.

بعضی برندهای الاستومرهای نرم ، به خاطر نیاز به دمای بالا فرایند پرینت دشواری دارند در حالی که در دسته ای دیگر از برندها، پرینت مواد در دمای نرمال ABS نسبتا آسان است.

PC

PC یا پلی کربنات نوعی پلیمر مصنوعی شفاف و بسیار محکم است. این ماده کاربردهای گسترده ای دارد، در ساخت پنجره های اطاق خلبان موشک های جنگنده گرفته تا مخزن های خنک کننده آب از آن استفاده می شود.این ماده همانند صفحات فلزی(حلبی) حتی پس از سرد شدن نیز قابل انعطاف و شکل پذیری است. سفت و محکم بودن این ماده، آن را مناسب جهت استفاده در پرینت سه بعدی کرده است.

توصیه می شود در مکانی که دارای تهویه مناسب است پرینت شود.

دمای ذوب مطلوب در برندهای مختلف، متفاوت است.


PC-ABS ماده ای قابل ارتجاع ترکیبیست که استحکام PC و انعطاف پذیری رشته های ABS را یکجا دارا می باشد.

استحکام بالای این ماده آن را به پرکاربردترین ماده در صنعت تبدیل کرده است.بعنوان مثال در ساخت قطعات وسایل نقلیه کاربرد زیادی دارد.

به طور کلی در ساخت قطعاتی که باید استحکام بالایی داشته باشند PC ABS پیشنهاد میشود

NYLONE

نایلون یک پلیمر قابل ارتجاع مصنوعی بسیار رایج است که به تازگی در صنعت پرینت های سه بعدی بکار گرفته شده است.

نایلون ماده ای سخت، محکم و انعطاف پذیر است اما از آنجایی که برای ذوب به دمایی بسیار بالا و برای افزایش قدرت چسبندگی به سیستم خنک کننده خارجی نیاز دارد ، بکارگیری آن کمی مشکل شده است.

این ماده بی خطر بوده و کاربرد آن در مصارف پزشکی بلامانع است.از دیگر ویژگی ها نایلون میتوان به قابلیت رنگ پذیری و تولید اشایای رنگی اشاره کرد.

PET

PET یا پلى اتیلن ترفنات ( که بعنوان یک پلی استر شناخته شده است) پلیمریست که تقریبا در همه جا کاربرد دارد.از تولید منسوجات و شیشه سازی گرفته تا پوشش های فضایی مقاوم در برابر گرما و بادبان ها از آن استفاده شده است.

رشته های PET اغلب شفاف هستند اما برخی برندها نمونه های رنگی براق را نیز ارائه کرده اند.